Chris pointed out that producing undef here is wrong in
[oota-llvm.git] / docs / Passes.html
1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN"
2                       "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
3 <html>
4 <head>
5   <title>LLVM's Analysis and Transform Passes</title>
6   <link rel="stylesheet" href="llvm.css" type="text/css">
7   <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
8 </head>
9 <body>
10
11 <!--
12
13 If Passes.html is up to date, the following "one-liner" should print
14 an empty diff.
15
16 egrep -e '^<tr><td><a href="#.*">-.*</a></td><td>.*</td></tr>$' \
17       -e '^  <a name=".*">.*</a>$' < Passes.html >html; \
18 perl >help <<'EOT' && diff -u help html; rm -f help html
19 open HTML, "<Passes.html" or die "open: Passes.html: $!\n";
20 while (<HTML>) {
21   m:^<tr><td><a href="#(.*)">-.*</a></td><td>.*</td></tr>$: or next;
22   $order{$1} = sprintf("%03d", 1 + int %order);
23 }
24 open HELP, "../Release/bin/opt -help|" or die "open: opt -help: $!\n";
25 while (<HELP>) {
26   m:^    -([^ ]+) +- (.*)$: or next;
27   my $o = $order{$1};
28   $o = "000" unless defined $o;
29   push @x, "$o<tr><td><a href=\"#$1\">-$1</a></td><td>$2</td></tr>\n";
30   push @y, "$o  <a name=\"$1\">$2</a>\n";
31 }
32 @x = map { s/^\d\d\d//; $_ } sort @x;
33 @y = map { s/^\d\d\d//; $_ } sort @y;
34 print @x, @y;
35 EOT
36
37 This (real) one-liner can also be helpful when converting comments to HTML:
38
39 perl -e '$/ = undef; for (split(/\n/, <>)) { s:^ *///? ?::; print "  <p>\n" if !$on && $_ =~ /\S/; print "  </p>\n" if $on && $_ =~ /^\s*$/; print "  $_\n"; $on = ($_ =~ /\S/); } print "  </p>\n" if $on'
40
41   -->
42
43 <div class="doc_title">LLVM's Analysis and Transform Passes</div>
44
45 <ol>
46   <li><a href="#intro">Introduction</a></li>
47   <li><a href="#analyses">Analysis Passes</a>
48   <li><a href="#transforms">Transform Passes</a></li>
49   <li><a href="#utilities">Utility Passes</a></li>
50 </ol>
51
52 <div class="doc_author">
53   <p>Written by <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a>
54             and Gordon Henriksen</p>
55 </div>
56
57 <!-- ======================================================================= -->
58 <div class="doc_section"> <a name="intro">Introduction</a> </div>
59 <div class="doc_text">
60   <p>This document serves as a high level summary of the optimization features 
61   that LLVM provides. Optimizations are implemented as Passes that traverse some
62   portion of a program to either collect information or transform the program.
63   The table below divides the passes that LLVM provides into three categories.
64   Analysis passes compute information that other passes can use or for debugging
65   or program visualization purposes. Transform passes can use (or invalidate)
66   the analysis passes. Transform passes all mutate the program in some way. 
67   Utility passes provides some utility but don't otherwise fit categorization.
68   For example passes to extract functions to bitcode or write a module to
69   bitcode are neither analysis nor transform passes.
70   <p>The table below provides a quick summary of each pass and links to the more
71   complete pass description later in the document.</p>
72 </div>
73 <div class="doc_text" >
74 <table>
75 <tr><th colspan="2"><b>ANALYSIS PASSES</b></th></tr>
76 <tr><th>Option</th><th>Name</th></tr>
77 <tr><td><a href="#aa-eval">-aa-eval</a></td><td>Exhaustive Alias Analysis Precision Evaluator</td></tr>
78 <tr><td><a href="#basicaa">-basicaa</a></td><td>Basic Alias Analysis (default AA impl)</td></tr>
79 <tr><td><a href="#basiccg">-basiccg</a></td><td>Basic CallGraph Construction</td></tr>
80 <tr><td><a href="#codegenprepare">-codegenprepare</a></td><td>Optimize for code generation</td></tr>
81 <tr><td><a href="#count-aa">-count-aa</a></td><td>Count Alias Analysis Query Responses</td></tr>
82 <tr><td><a href="#debug-aa">-debug-aa</a></td><td>AA use debugger</td></tr>
83 <tr><td><a href="#domfrontier">-domfrontier</a></td><td>Dominance Frontier Construction</td></tr>
84 <tr><td><a href="#domtree">-domtree</a></td><td>Dominator Tree Construction</td></tr>
85 <tr><td><a href="#dot-callgraph">-dot-callgraph</a></td><td>Print Call Graph to 'dot' file</td></tr>
86 <tr><td><a href="#dot-cfg">-dot-cfg</a></td><td>Print CFG of function to 'dot' file</td></tr>
87 <tr><td><a href="#dot-cfg-only">-dot-cfg-only</a></td><td>Print CFG of function to 'dot' file (with no function bodies)</td></tr>
88 <tr><td><a href="#globalsmodref-aa">-globalsmodref-aa</a></td><td>Simple mod/ref analysis for globals</td></tr>
89 <tr><td><a href="#instcount">-instcount</a></td><td>Counts the various types of Instructions</td></tr>
90 <tr><td><a href="#intervals">-intervals</a></td><td>Interval Partition Construction</td></tr>
91 <tr><td><a href="#loops">-loops</a></td><td>Natural Loop Construction</td></tr>
92 <tr><td><a href="#memdep">-memdep</a></td><td>Memory Dependence Analysis</td></tr>
93 <tr><td><a href="#no-aa">-no-aa</a></td><td>No Alias Analysis (always returns 'may' alias)</td></tr>
94 <tr><td><a href="#no-profile">-no-profile</a></td><td>No Profile Information</td></tr>
95 <tr><td><a href="#postdomfrontier">-postdomfrontier</a></td><td>Post-Dominance Frontier Construction</td></tr>
96 <tr><td><a href="#postdomtree">-postdomtree</a></td><td>Post-Dominator Tree Construction</td></tr>
97 <tr><td><a href="#print-alias-sets">-print-alias-sets</a></td><td>Alias Set Printer</td></tr>
98 <tr><td><a href="#print-callgraph">-print-callgraph</a></td><td>Print a call graph</td></tr>
99 <tr><td><a href="#print-callgraph-sccs">-print-callgraph-sccs</a></td><td>Print SCCs of the Call Graph</td></tr>
100 <tr><td><a href="#print-cfg-sccs">-print-cfg-sccs</a></td><td>Print SCCs of each function CFG</td></tr>
101 <tr><td><a href="#print-externalfnconstants">-print-externalfnconstants</a></td><td>Print external fn callsites passed constants</td></tr>
102 <tr><td><a href="#print-function">-print-function</a></td><td>Print function to stderr</td></tr>
103 <tr><td><a href="#print-module">-print-module</a></td><td>Print module to stderr</td></tr>
104 <tr><td><a href="#print-used-types">-print-used-types</a></td><td>Find Used Types</td></tr>
105 <tr><td><a href="#profile-loader">-profile-loader</a></td><td>Load profile information from llvmprof.out</td></tr>
106 <tr><td><a href="#scalar-evolution">-scalar-evolution</a></td><td>Scalar Evolution Analysis</td></tr>
107 <tr><td><a href="#targetdata">-targetdata</a></td><td>Target Data Layout</td></tr>
108
109
110 <tr><th colspan="2"><b>TRANSFORM PASSES</b></th></tr>
111 <tr><th>Option</th><th>Name</th></tr>
112 <tr><td><a href="#adce">-adce</a></td><td>Aggressive Dead Code Elimination</td></tr>
113 <tr><td><a href="#argpromotion">-argpromotion</a></td><td>Promote 'by reference' arguments to scalars</td></tr>
114 <tr><td><a href="#block-placement">-block-placement</a></td><td>Profile Guided Basic Block Placement</td></tr>
115 <tr><td><a href="#break-crit-edges">-break-crit-edges</a></td><td>Break critical edges in CFG</td></tr>
116 <tr><td><a href="#codegenprepare">-codegenprepare</a></td><td>Prepare a function for code generation </td></tr>
117 <tr><td><a href="#condprop">-condprop</a></td><td>Conditional Propagation</td></tr>
118 <tr><td><a href="#constmerge">-constmerge</a></td><td>Merge Duplicate Global Constants</td></tr>
119 <tr><td><a href="#constprop">-constprop</a></td><td>Simple constant propagation</td></tr>
120 <tr><td><a href="#dce">-dce</a></td><td>Dead Code Elimination</td></tr>
121 <tr><td><a href="#deadargelim">-deadargelim</a></td><td>Dead Argument Elimination</td></tr>
122 <tr><td><a href="#deadtypeelim">-deadtypeelim</a></td><td>Dead Type Elimination</td></tr>
123 <tr><td><a href="#die">-die</a></td><td>Dead Instruction Elimination</td></tr>
124 <tr><td><a href="#dse">-dse</a></td><td>Dead Store Elimination</td></tr>
125 <tr><td><a href="#globaldce">-globaldce</a></td><td>Dead Global Elimination</td></tr>
126 <tr><td><a href="#globalopt">-globalopt</a></td><td>Global Variable Optimizer</td></tr>
127 <tr><td><a href="#gvn">-gvn</a></td><td>Global Value Numbering</td></tr>
128 <tr><td><a href="#indmemrem">-indmemrem</a></td><td>Indirect Malloc and Free Removal</td></tr>
129 <tr><td><a href="#indvars">-indvars</a></td><td>Canonicalize Induction Variables</td></tr>
130 <tr><td><a href="#inline">-inline</a></td><td>Function Integration/Inlining</td></tr>
131 <tr><td><a href="#insert-block-profiling">-insert-block-profiling</a></td><td>Insert instrumentation for block profiling</td></tr>
132 <tr><td><a href="#insert-edge-profiling">-insert-edge-profiling</a></td><td>Insert instrumentation for edge profiling</td></tr>
133 <tr><td><a href="#insert-function-profiling">-insert-function-profiling</a></td><td>Insert instrumentation for function profiling</td></tr>
134 <tr><td><a href="#insert-null-profiling-rs">-insert-null-profiling-rs</a></td><td>Measure profiling framework overhead</td></tr>
135 <tr><td><a href="#insert-rs-profiling-framework">-insert-rs-profiling-framework</a></td><td>Insert random sampling instrumentation framework</td></tr>
136 <tr><td><a href="#instcombine">-instcombine</a></td><td>Combine redundant instructions</td></tr>
137 <tr><td><a href="#internalize">-internalize</a></td><td>Internalize Global Symbols</td></tr>
138 <tr><td><a href="#ipconstprop">-ipconstprop</a></td><td>Interprocedural constant propagation</td></tr>
139 <tr><td><a href="#ipsccp">-ipsccp</a></td><td>Interprocedural Sparse Conditional Constant Propagation</td></tr>
140 <tr><td><a href="#jump-threading">-jump-threading</a></td><td>Thread control through conditional blocks </td></tr>
141 <tr><td><a href="#lcssa">-lcssa</a></td><td>Loop-Closed SSA Form Pass</td></tr>
142 <tr><td><a href="#licm">-licm</a></td><td>Loop Invariant Code Motion</td></tr>
143 <tr><td><a href="#loop-deletion">-loop-deletion</a></td><td>Dead Loop Deletion Pass </td></tr>
144 <tr><td><a href="#loop-extract">-loop-extract</a></td><td>Extract loops into new functions</td></tr>
145 <tr><td><a href="#loop-extract-single">-loop-extract-single</a></td><td>Extract at most one loop into a new function</td></tr>
146 <tr><td><a href="#loop-index-split">-loop-index-split</a></td><td>Index Split Loops</td></tr>
147 <tr><td><a href="#loop-reduce">-loop-reduce</a></td><td>Loop Strength Reduction</td></tr>
148 <tr><td><a href="#loop-rotate">-loop-rotate</a></td><td>Rotate Loops</td></tr>
149 <tr><td><a href="#loop-unroll">-loop-unroll</a></td><td>Unroll loops</td></tr>
150 <tr><td><a href="#loop-unswitch">-loop-unswitch</a></td><td>Unswitch loops</td></tr>
151 <tr><td><a href="#loopsimplify">-loopsimplify</a></td><td>Canonicalize natural loops</td></tr>
152 <tr><td><a href="#lowerallocs">-lowerallocs</a></td><td>Lower allocations from instructions to calls</td></tr>
153 <tr><td><a href="#lowerinvoke">-lowerinvoke</a></td><td>Lower invoke and unwind, for unwindless code generators</td></tr>
154 <tr><td><a href="#lowersetjmp">-lowersetjmp</a></td><td>Lower Set Jump</td></tr>
155 <tr><td><a href="#lowerswitch">-lowerswitch</a></td><td>Lower SwitchInst's to branches</td></tr>
156 <tr><td><a href="#mem2reg">-mem2reg</a></td><td>Promote Memory to Register</td></tr>
157 <tr><td><a href="#memcpyopt">-memcpyopt</a></td><td>Optimize use of memcpy and friends</td></tr>
158 <tr><td><a href="#mergereturn">-mergereturn</a></td><td>Unify function exit nodes</td></tr>
159 <tr><td><a href="#prune-eh">-prune-eh</a></td><td>Remove unused exception handling info</td></tr>
160 <tr><td><a href="#reassociate">-reassociate</a></td><td>Reassociate expressions</td></tr>
161 <tr><td><a href="#reg2mem">-reg2mem</a></td><td>Demote all values to stack slots</td></tr>
162 <tr><td><a href="#scalarrepl">-scalarrepl</a></td><td>Scalar Replacement of Aggregates</td></tr>
163 <tr><td><a href="#sccp">-sccp</a></td><td>Sparse Conditional Constant Propagation</td></tr>
164 <tr><td><a href="#simplify-libcalls">-simplify-libcalls</a></td><td>Simplify well-known library calls</td></tr>
165 <tr><td><a href="#simplifycfg">-simplifycfg</a></td><td>Simplify the CFG</td></tr>
166 <tr><td><a href="#strip">-strip</a></td><td>Strip all symbols from a module</td></tr>
167 <tr><td><a href="#strip-dead-prototypes">-strip-dead-prototypes</a></td><td>Remove unused function declarations</td></tr>
168 <tr><td><a href="#sretpromotion">-sretpromotion</a></td><td>Promote sret arguments</td></tr>
169 <tr><td><a href="#tailcallelim">-tailcallelim</a></td><td>Tail Call Elimination</td></tr>
170 <tr><td><a href="#tailduplicate">-tailduplicate</a></td><td>Tail Duplication</td></tr>
171
172
173 <tr><th colspan="2"><b>UTILITY PASSES</b></th></tr>
174 <tr><th>Option</th><th>Name</th></tr>
175 <tr><td><a href="#deadarghaX0r">-deadarghaX0r</a></td><td>Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)</td></tr>
176 <tr><td><a href="#extract-blocks">-extract-blocks</a></td><td>Extract Basic Blocks From Module (for bugpoint use)</td></tr>
177 <tr><td><a href="#preverify">-preverify</a></td><td>Preliminary module verification</td></tr>
178 <tr><td><a href="#verify">-verify</a></td><td>Module Verifier</td></tr>
179 <tr><td><a href="#view-cfg">-view-cfg</a></td><td>View CFG of function</td></tr>
180 <tr><td><a href="#view-cfg-only">-view-cfg-only</a></td><td>View CFG of function (with no function bodies)</td></tr>
181 </table>
182 </div>
183
184 <!-- ======================================================================= -->
185 <div class="doc_section"> <a name="example">Analysis Passes</a></div>
186 <div class="doc_text">
187   <p>This section describes the LLVM Analysis Passes.</p>
188 </div>
189
190 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
191 <div class="doc_subsection">
192   <a name="aa-eval">Exhaustive Alias Analysis Precision Evaluator</a>
193 </div>
194 <div class="doc_text">
195   <p>This is a simple N^2 alias analysis accuracy evaluator.
196   Basically, for each function in the program, it simply queries to see how the
197   alias analysis implementation answers alias queries between each pair of
198   pointers in the function.</p>
199
200   <p>This is inspired and adapted from code by: Naveen Neelakantam, Francesco
201   Spadini, and Wojciech Stryjewski.</p>
202 </div>
203
204 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
205 <div class="doc_subsection">
206   <a name="basicaa">Basic Alias Analysis (default AA impl)</a>
207 </div>
208 <div class="doc_text">
209   <p>
210   This is the default implementation of the Alias Analysis interface
211   that simply implements a few identities (two different globals cannot alias,
212   etc), but otherwise does no analysis.
213   </p>
214 </div>
215
216 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
217 <div class="doc_subsection">
218   <a name="basiccg">Basic CallGraph Construction</a>
219 </div>
220 <div class="doc_text">
221   <p>Yet to be written.</p>
222 </div>
223
224 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
225 <div class="doc_subsection">
226   <a name="codegenprepare">Optimize for code generation</a>
227 </div>
228 <div class="doc_text">
229   <p>
230   This pass munges the code in the input function to better prepare it for
231   SelectionDAG-based code generation.  This works around limitations in it's
232   basic-block-at-a-time approach.  It should eventually be removed.
233   </p>
234 </div>
235
236 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
237 <div class="doc_subsection">
238   <a name="count-aa">Count Alias Analysis Query Responses</a>
239 </div>
240 <div class="doc_text">
241   <p>
242   A pass which can be used to count how many alias queries
243   are being made and how the alias analysis implementation being used responds.
244   </p>
245 </div>
246
247 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
248 <div class="doc_subsection">
249   <a name="debug-aa">AA use debugger</a>
250 </div>
251 <div class="doc_text">
252   <p>
253   This simple pass checks alias analysis users to ensure that if they
254   create a new value, they do not query AA without informing it of the value.
255   It acts as a shim over any other AA pass you want.
256   </p>
257   
258   <p>
259   Yes keeping track of every value in the program is expensive, but this is 
260   a debugging pass.
261   </p>
262 </div>
263
264 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
265 <div class="doc_subsection">
266   <a name="domfrontier">Dominance Frontier Construction</a>
267 </div>
268 <div class="doc_text">
269   <p>
270   This pass is a simple dominator construction algorithm for finding forward
271   dominator frontiers.
272   </p>
273 </div>
274
275 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
276 <div class="doc_subsection">
277   <a name="domtree">Dominator Tree Construction</a>
278 </div>
279 <div class="doc_text">
280   <p>
281   This pass is a simple dominator construction algorithm for finding forward
282   dominators.
283   </p>
284 </div>
285
286 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
287 <div class="doc_subsection">
288   <a name="dot-callgraph">Print Call Graph to 'dot' file</a>
289 </div>
290 <div class="doc_text">
291   <p>
292   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the call graph into a
293   <code>.dot</code> graph.  This graph can then be processed with the "dot" tool
294   to convert it to postscript or some other suitable format.
295   </p>
296 </div>
297
298 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
299 <div class="doc_subsection">
300   <a name="dot-cfg">Print CFG of function to 'dot' file</a>
301 </div>
302 <div class="doc_text">
303   <p>
304   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the control flow graph
305   into a <code>.dot</code> graph.  This graph can then be processed with the
306   "dot" tool to convert it to postscript or some other suitable format.
307   </p>
308 </div>
309
310 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
311 <div class="doc_subsection">
312   <a name="dot-cfg-only">Print CFG of function to 'dot' file (with no function bodies)</a>
313 </div>
314 <div class="doc_text">
315   <p>
316   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the control flow graph
317   into a <code>.dot</code> graph, omitting the function bodies.  This graph can
318   then be processed with the "dot" tool to convert it to postscript or some
319   other suitable format.
320   </p>
321 </div>
322
323 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
324 <div class="doc_subsection">
325   <a name="globalsmodref-aa">Simple mod/ref analysis for globals</a>
326 </div>
327 <div class="doc_text">
328   <p>
329   This simple pass provides alias and mod/ref information for global values
330   that do not have their address taken, and keeps track of whether functions
331   read or write memory (are "pure").  For this simple (but very common) case,
332   we can provide pretty accurate and useful information.
333   </p>
334 </div>
335
336 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
337 <div class="doc_subsection">
338   <a name="instcount">Counts the various types of Instructions</a>
339 </div>
340 <div class="doc_text">
341   <p>
342   This pass collects the count of all instructions and reports them
343   </p>
344 </div>
345
346 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
347 <div class="doc_subsection">
348   <a name="intervals">Interval Partition Construction</a>
349 </div>
350 <div class="doc_text">
351   <p>
352   This analysis calculates and represents the interval partition of a function,
353   or a preexisting interval partition.
354   </p>
355   
356   <p>
357   In this way, the interval partition may be used to reduce a flow graph down
358   to its degenerate single node interval partition (unless it is irreducible).
359   </p>
360 </div>
361
362 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
363 <div class="doc_subsection">
364   <a name="loops">Natural Loop Construction</a>
365 </div>
366 <div class="doc_text">
367   <p>
368   This analysis is used to identify natural loops and determine the loop depth
369   of various nodes of the CFG.  Note that the loops identified may actually be
370   several natural loops that share the same header node... not just a single
371   natural loop.
372   </p>
373 </div>
374
375 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
376 <div class="doc_subsection">
377   <a name="memdep">Memory Dependence Analysis</a>
378 </div>
379 <div class="doc_text">
380   <p>
381   An analysis that determines, for a given memory operation, what preceding 
382   memory operations it depends on.  It builds on alias analysis information, and 
383   tries to provide a lazy, caching interface to a common kind of alias 
384   information query.
385   </p>
386 </div>
387
388 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
389 <div class="doc_subsection">
390   <a name="no-aa">No Alias Analysis (always returns 'may' alias)</a>
391 </div>
392 <div class="doc_text">
393   <p>
394   Always returns "I don't know" for alias queries.  NoAA is unlike other alias
395   analysis implementations, in that it does not chain to a previous analysis. As
396   such it doesn't follow many of the rules that other alias analyses must.
397   </p>
398 </div>
399
400 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
401 <div class="doc_subsection">
402   <a name="no-profile">No Profile Information</a>
403 </div>
404 <div class="doc_text">
405   <p>
406   The default "no profile" implementation of the abstract
407   <code>ProfileInfo</code> interface.
408   </p>
409 </div>
410
411 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
412 <div class="doc_subsection">
413   <a name="postdomfrontier">Post-Dominance Frontier Construction</a>
414 </div>
415 <div class="doc_text">
416   <p>
417   This pass is a simple post-dominator construction algorithm for finding
418   post-dominator frontiers.
419   </p>
420 </div>
421
422 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
423 <div class="doc_subsection">
424   <a name="postdomtree">Post-Dominator Tree Construction</a>
425 </div>
426 <div class="doc_text">
427   <p>
428   This pass is a simple post-dominator construction algorithm for finding
429   post-dominators.
430   </p>
431 </div>
432
433 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
434 <div class="doc_subsection">
435   <a name="print-alias-sets">Alias Set Printer</a>
436 </div>
437 <div class="doc_text">
438   <p>Yet to be written.</p>
439 </div>
440
441 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
442 <div class="doc_subsection">
443   <a name="print-callgraph">Print a call graph</a>
444 </div>
445 <div class="doc_text">
446   <p>
447   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the call graph to
448   standard output in a human-readable form.
449   </p>
450 </div>
451
452 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
453 <div class="doc_subsection">
454   <a name="print-callgraph-sccs">Print SCCs of the Call Graph</a>
455 </div>
456 <div class="doc_text">
457   <p>
458   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the SCCs of the call
459   graph to standard output in a human-readable form.
460   </p>
461 </div>
462
463 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
464 <div class="doc_subsection">
465   <a name="print-cfg-sccs">Print SCCs of each function CFG</a>
466 </div>
467 <div class="doc_text">
468   <p>
469   This pass, only available in <code>opt</code>, prints the SCCs of each
470   function CFG to standard output in a human-readable form.
471   </p>
472 </div>
473
474 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
475 <div class="doc_subsection">
476   <a name="print-externalfnconstants">Print external fn callsites passed constants</a>
477 </div>
478 <div class="doc_text">
479   <p>
480   This pass, only available in <code>opt</code>, prints out call sites to
481   external functions that are called with constant arguments.  This can be
482   useful when looking for standard library functions we should constant fold
483   or handle in alias analyses.
484   </p>
485 </div>
486
487 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
488 <div class="doc_subsection">
489   <a name="print-function">Print function to stderr</a>
490 </div>
491 <div class="doc_text">
492   <p>
493   The <code>PrintFunctionPass</code> class is designed to be pipelined with
494   other <code>FunctionPass</code>es, and prints out the functions of the module
495   as they are processed.
496   </p>
497 </div>
498
499 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
500 <div class="doc_subsection">
501   <a name="print-module">Print module to stderr</a>
502 </div>
503 <div class="doc_text">
504   <p>
505   This pass simply prints out the entire module when it is executed.
506   </p>
507 </div>
508
509 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
510 <div class="doc_subsection">
511   <a name="print-used-types">Find Used Types</a>
512 </div>
513 <div class="doc_text">
514   <p>
515   This pass is used to seek out all of the types in use by the program.  Note
516   that this analysis explicitly does not include types only used by the symbol
517   table.
518 </div>
519
520 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
521 <div class="doc_subsection">
522   <a name="profile-loader">Load profile information from llvmprof.out</a>
523 </div>
524 <div class="doc_text">
525   <p>
526   A concrete implementation of profiling information that loads the information
527   from a profile dump file.
528   </p>
529 </div>
530
531 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
532 <div class="doc_subsection">
533   <a name="scalar-evolution">Scalar Evolution Analysis</a>
534 </div>
535 <div class="doc_text">
536   <p>
537   The <code>ScalarEvolution</code> analysis can be used to analyze and
538   catagorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing general
539   induction variables, representing them with the abstract and opaque
540   <code>SCEV</code> class.  Given this analysis, trip counts of loops and other
541   important properties can be obtained.
542   </p>
543   
544   <p>
545   This analysis is primarily useful for induction variable substitution and
546   strength reduction.
547   </p>
548 </div>
549
550 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
551 <div class="doc_subsection">
552   <a name="targetdata">Target Data Layout</a>
553 </div>
554 <div class="doc_text">
555   <p>Provides other passes access to information on how the size and alignment
556   required by the the target ABI for various data types.</p>
557 </div>
558
559 <!-- ======================================================================= -->
560 <div class="doc_section"> <a name="transform">Transform Passes</a></div>
561 <div class="doc_text">
562   <p>This section describes the LLVM Transform Passes.</p>
563 </div>
564
565 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
566 <div class="doc_subsection">
567   <a name="adce">Aggressive Dead Code Elimination</a>
568 </div>
569 <div class="doc_text">
570   <p>ADCE aggressively tries to eliminate code. This pass is similar to
571   <a href="#dce">DCE</a> but it assumes that values are dead until proven 
572   otherwise. This is similar to <a href="#sccp">SCCP</a>, except applied to 
573   the liveness of values.</p>
574 </div>
575
576 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
577 <div class="doc_subsection">
578   <a name="argpromotion">Promote 'by reference' arguments to scalars</a>
579 </div>
580 <div class="doc_text">
581   <p>
582   This pass promotes "by reference" arguments to be "by value" arguments.  In
583   practice, this means looking for internal functions that have pointer
584   arguments.  If it can prove, through the use of alias analysis, that an
585   argument is *only* loaded, then it can pass the value into the function
586   instead of the address of the value.  This can cause recursive simplification
587   of code and lead to the elimination of allocas (especially in C++ template
588   code like the STL).
589   </p>
590   
591   <p>
592   This pass also handles aggregate arguments that are passed into a function,
593   scalarizing them if the elements of the aggregate are only loaded.  Note that
594   it refuses to scalarize aggregates which would require passing in more than
595   three operands to the function, because passing thousands of operands for a
596   large array or structure is unprofitable!
597   </p>
598   
599   <p>
600   Note that this transformation could also be done for arguments that are only
601   stored to (returning the value instead), but does not currently.  This case
602   would be best handled when and if LLVM starts supporting multiple return
603   values from functions.
604   </p>
605 </div>
606
607 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
608 <div class="doc_subsection">
609   <a name="block-placement">Profile Guided Basic Block Placement</a>
610 </div>
611 <div class="doc_text">
612   <p>This pass is a very simple profile guided basic block placement algorithm.
613   The idea is to put frequently executed blocks together at the start of the
614   function and hopefully increase the number of fall-through conditional
615   branches.  If there is no profile information for a particular function, this
616   pass basically orders blocks in depth-first order.</p>
617 </div>
618
619 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
620 <div class="doc_subsection">
621   <a name="break-crit-edges">Break critical edges in CFG</a>
622 </div>
623 <div class="doc_text">
624   <p>
625   Break all of the critical edges in the CFG by inserting a dummy basic block.
626   It may be "required" by passes that cannot deal with critical edges. This
627   transformation obviously invalidates the CFG, but can update forward dominator
628   (set, immediate dominators, tree, and frontier) information.
629   </p>
630 </div>
631
632 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
633 <div class="doc_subsection">
634   <a name="codegenprepare">Prepare a function for code generation</a>
635 </div>
636 <div class="doc_text">
637   This pass munges the code in the input function to better prepare it for
638   SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
639   basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
640 </div>
641
642 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
643 <div class="doc_subsection">
644   <a name="condprop">Conditional Propagation</a>
645 </div>
646 <div class="doc_text">
647   <p>This pass propagates information about conditional expressions through the
648   program, allowing it to eliminate conditional branches in some cases.</p>
649 </div>
650
651 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
652 <div class="doc_subsection">
653   <a name="constmerge">Merge Duplicate Global Constants</a>
654 </div>
655 <div class="doc_text">
656   <p>
657   Merges duplicate global constants together into a single constant that is
658   shared.  This is useful because some passes (ie TraceValues) insert a lot of
659   string constants into the program, regardless of whether or not an existing
660   string is available.
661   </p>
662 </div>
663
664 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
665 <div class="doc_subsection">
666   <a name="constprop">Simple constant propagation</a>
667 </div>
668 <div class="doc_text">
669   <p>This file implements constant propagation and merging. It looks for
670   instructions involving only constant operands and replaces them with a
671   constant value instead of an instruction. For example:</p>
672   <blockquote><pre>add i32 1, 2</pre></blockquote>
673   <p>becomes</p>
674   <blockquote><pre>i32 3</pre></blockquote>
675   <p>NOTE: this pass has a habit of making definitions be dead.  It is a good 
676   idea to to run a <a href="#die">DIE</a> (Dead Instruction Elimination) pass 
677   sometime after running this pass.</p>
678 </div>
679
680 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
681 <div class="doc_subsection">
682   <a name="dce">Dead Code Elimination</a>
683 </div>
684 <div class="doc_text">
685   <p>
686   Dead code elimination is similar to <a href="#die">dead instruction
687   elimination</a>, but it rechecks instructions that were used by removed
688   instructions to see if they are newly dead.
689   </p>
690 </div>
691
692 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
693 <div class="doc_subsection">
694   <a name="deadargelim">Dead Argument Elimination</a>
695 </div>
696 <div class="doc_text">
697   <p>
698   This pass deletes dead arguments from internal functions.  Dead argument
699   elimination removes arguments which are directly dead, as well as arguments
700   only passed into function calls as dead arguments of other functions.  This
701   pass also deletes dead arguments in a similar way.
702   </p>
703   
704   <p>
705   This pass is often useful as a cleanup pass to run after aggressive
706   interprocedural passes, which add possibly-dead arguments.
707   </p>
708 </div>
709
710 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
711 <div class="doc_subsection">
712   <a name="deadtypeelim">Dead Type Elimination</a>
713 </div>
714 <div class="doc_text">
715   <p>
716   This pass is used to cleanup the output of GCC.  It eliminate names for types
717   that are unused in the entire translation unit, using the <a
718   href="#findusedtypes">find used types</a> pass.
719   </p>
720 </div>
721
722 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
723 <div class="doc_subsection">
724   <a name="die">Dead Instruction Elimination</a>
725 </div>
726 <div class="doc_text">
727   <p>
728   Dead instruction elimination performs a single pass over the function,
729   removing instructions that are obviously dead.
730   </p>
731 </div>
732
733 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
734 <div class="doc_subsection">
735   <a name="dse">Dead Store Elimination</a>
736 </div>
737 <div class="doc_text">
738   <p>
739   A trivial dead store elimination that only considers basic-block local
740   redundant stores.
741   </p>
742 </div>
743
744 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
745 <div class="doc_subsection">
746   <a name="globaldce">Dead Global Elimination</a>
747 </div>
748 <div class="doc_text">
749   <p>
750   This transform is designed to eliminate unreachable internal globals from the
751   program.  It uses an aggressive algorithm, searching out globals that are
752   known to be alive.  After it finds all of the globals which are needed, it
753   deletes whatever is left over.  This allows it to delete recursive chunks of
754   the program which are unreachable.
755   </p>
756 </div>
757
758 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
759 <div class="doc_subsection">
760   <a name="globalopt">Global Variable Optimizer</a>
761 </div>
762 <div class="doc_text">
763   <p>
764   This pass transforms simple global variables that never have their address
765   taken.  If obviously true, it marks read/write globals as constant, deletes
766   variables only stored to, etc.
767   </p>
768 </div>
769
770 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
771 <div class="doc_subsection">
772   <a name="gvn">Global Value Numbering</a>
773 </div>
774 <div class="doc_text">
775   <p>
776   This pass performs global value numbering to eliminate fully and partially
777   redundant instructions.  It also performs redundant load elimination.
778   </p>
779 </div>
780
781
782 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
783 <div class="doc_subsection">
784   <a name="indmemrem">Indirect Malloc and Free Removal</a>
785 </div>
786 <div class="doc_text">
787   <p>
788   This pass finds places where memory allocation functions may escape into
789   indirect land.  Some transforms are much easier (aka possible) only if free 
790   or malloc are not called indirectly.
791   </p>
792   
793   <p>
794   Thus find places where the address of memory functions are taken and construct
795   bounce functions with direct calls of those functions.
796   </p>
797 </div>
798
799 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
800 <div class="doc_subsection">
801   <a name="indvars">Canonicalize Induction Variables</a>
802 </div>
803 <div class="doc_text">
804   <p>
805   This transformation analyzes and transforms the induction variables (and
806   computations derived from them) into simpler forms suitable for subsequent
807   analysis and transformation.
808   </p>
809   
810   <p>
811   This transformation makes the following changes to each loop with an
812   identifiable induction variable:
813   </p>
814   
815   <ol>
816     <li>All loops are transformed to have a <em>single</em> canonical
817         induction variable which starts at zero and steps by one.</li>
818     <li>The canonical induction variable is guaranteed to be the first PHI node
819         in the loop header block.</li>
820     <li>Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array
821         subscripts.</li>
822   </ol>
823   
824   <p>
825   If the trip count of a loop is computable, this pass also makes the following
826   changes:
827   </p>
828   
829   <ol>
830     <li>The exit condition for the loop is canonicalized to compare the
831         induction value against the exit value.  This turns loops like:
832         <blockquote><pre>for (i = 7; i*i < 1000; ++i)</pre></blockquote>
833         into
834         <blockquote><pre>for (i = 0; i != 25; ++i)</pre></blockquote></li>
835     <li>Any use outside of the loop of an expression derived from the indvar
836         is changed to compute the derived value outside of the loop, eliminating
837         the dependence on the exit value of the induction variable.  If the only
838         purpose of the loop is to compute the exit value of some derived
839         expression, this transformation will make the loop dead.</li>
840   </ol>
841   
842   <p>
843   This transformation should be followed by strength reduction after all of the
844   desired loop transformations have been performed.  Additionally, on targets
845   where it is profitable, the loop could be transformed to count down to zero
846   (the "do loop" optimization).
847   </p>
848 </div>
849
850 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
851 <div class="doc_subsection">
852   <a name="inline">Function Integration/Inlining</a>
853 </div>
854 <div class="doc_text">
855   <p>
856   Bottom-up inlining of functions into callees.
857   </p>
858 </div>
859
860 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
861 <div class="doc_subsection">
862   <a name="insert-block-profiling">Insert instrumentation for block profiling</a>
863 </div>
864 <div class="doc_text">
865   <p>
866   This pass instruments the specified program with counters for basic block
867   profiling, which counts the number of times each basic block executes.  This
868   is the most basic form of profiling, which can tell which blocks are hot, but
869   cannot reliably detect hot paths through the CFG.
870   </p>
871   
872   <p>
873   Note that this implementation is very naïve.  Control equivalent regions of
874   the CFG should not require duplicate counters, but it does put duplicate
875   counters in.
876   </p>
877 </div>
878
879 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
880 <div class="doc_subsection">
881   <a name="insert-edge-profiling">Insert instrumentation for edge profiling</a>
882 </div>
883 <div class="doc_text">
884   <p>
885   This pass instruments the specified program with counters for edge profiling.
886   Edge profiling can give a reasonable approximation of the hot paths through a
887   program, and is used for a wide variety of program transformations.
888   </p>
889   
890   <p>
891   Note that this implementation is very naïve.  It inserts a counter for
892   <em>every</em> edge in the program, instead of using control flow information
893   to prune the number of counters inserted.
894   </p>
895 </div>
896
897 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
898 <div class="doc_subsection">
899   <a name="insert-function-profiling">Insert instrumentation for function profiling</a>
900 </div>
901 <div class="doc_text">
902   <p>
903   This pass instruments the specified program with counters for function
904   profiling, which counts the number of times each function is called.
905   </p>
906 </div>
907
908 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
909 <div class="doc_subsection">
910   <a name="insert-null-profiling-rs">Measure profiling framework overhead</a>
911 </div>
912 <div class="doc_text">
913   <p>
914   The basic profiler that does nothing.  It is the default profiler and thus
915   terminates <code>RSProfiler</code> chains.  It is useful for  measuring
916   framework overhead.
917   </p>
918 </div>
919
920 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
921 <div class="doc_subsection">
922   <a name="insert-rs-profiling-framework">Insert random sampling instrumentation framework</a>
923 </div>
924 <div class="doc_text">
925   <p>
926   The second stage of the random-sampling instrumentation framework, duplicates
927   all instructions in a function, ignoring the profiling code, then connects the
928   two versions together at the entry and at backedges.  At each connection point
929   a choice is made as to whether to jump to the profiled code (take a sample) or
930   execute the unprofiled code.
931   </p>
932   
933   <p>
934   After this pass, it is highly recommended to run<a href="#mem2reg">mem2reg</a>
935   and <a href="#adce">adce</a>. <a href="#instcombine">instcombine</a>,
936   <a href="#load-vn">load-vn</a>, <a href="#gdce">gdce</a>, and
937   <a href="#dse">dse</a> also are good to run afterwards.
938   </p>
939 </div>
940
941 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
942 <div class="doc_subsection">
943   <a name="instcombine">Combine redundant instructions</a>
944 </div>
945 <div class="doc_text">
946   <p>
947   Combine instructions to form fewer, simple
948   instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
949   simplification happens.
950   </p>
951   
952   <p>
953   This pass combines things like:
954   </p>
955   
956 <blockquote><pre
957 >%Y = add i32 %X, 1
958 %Z = add i32 %Y, 1</pre></blockquote>
959   
960   <p>
961   into:
962   </p>
963
964 <blockquote><pre
965 >%Z = add i32 %X, 2</pre></blockquote>
966   
967   <p>
968   This is a simple worklist driven algorithm.
969   </p>
970   
971   <p>
972   This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
973   the program:
974   </p>
975
976   <ul>
977     <li>If a binary operator has a constant operand, it is moved to the right-
978         hand side.</li>
979     <li>Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
980         shifts are performed first, then <code>or</code>s, then
981         <code>and</code>s, then <code>xor</code>s.</li>
982     <li>Compare instructions are converted from <code>&lt;</code>,
983         <code>&gt;</code>, <code>≤</code>, or <code>≥</code> to
984         <code>=</code> or <code>≠</code> if possible.</li>
985     <li>All <code>cmp</code> instructions on boolean values are replaced with
986         logical operations.</li>
987     <li><code>add <var>X</var>, <var>X</var></code> is represented as
988         <code>mul <var>X</var>, 2</code> â‡’ <code>shl <var>X</var>, 1</code></li>
989     <li>Multiplies with a constant power-of-two argument are transformed into
990         shifts.</li>
991     <li>… etc.</li>
992   </ul>
993 </div>
994
995 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
996 <div class="doc_subsection">
997   <a name="internalize">Internalize Global Symbols</a>
998 </div>
999 <div class="doc_text">
1000   <p>
1001   This pass loops over all of the functions in the input module, looking for a
1002   main function.  If a main function is found, all other functions and all
1003   global variables with initializers are marked as internal.
1004   </p>
1005 </div>
1006
1007 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1008 <div class="doc_subsection">
1009   <a name="ipconstprop">Interprocedural constant propagation</a>
1010 </div>
1011 <div class="doc_text">
1012   <p>
1013   This pass implements an <em>extremely</em> simple interprocedural constant
1014   propagation pass.  It could certainly be improved in many different ways,
1015   like using a worklist.  This pass makes arguments dead, but does not remove
1016   them.  The existing dead argument elimination pass should be run after this
1017   to clean up the mess.
1018   </p>
1019 </div>
1020
1021 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1022 <div class="doc_subsection">
1023   <a name="ipsccp">Interprocedural Sparse Conditional Constant Propagation</a>
1024 </div>
1025 <div class="doc_text">
1026   <p>
1027   An interprocedural variant of <a href="#sccp">Sparse Conditional Constant 
1028   Propagation</a>.
1029   </p>
1030 </div>
1031
1032 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1033 <div class="doc_subsection">
1034   <a name="jump-threading">Thread control through conditional blocks</a>
1035 </div>
1036 <div class="doc_text">
1037   <p>
1038   Jump threading tries to find distinct threads of control flow running through
1039   a basic block. This pass looks at blocks that have multiple predecessors and
1040   multiple successors.  If one or more of the predecessors of the block can be
1041   proven to always cause a jump to one of the successors, we forward the edge
1042   from the predecessor to the successor by duplicating the contents of this
1043   block.
1044   </p>
1045   <p>
1046   An example of when this can occur is code like this:
1047   </p>
1048
1049   <pre
1050 >if () { ...
1051   X = 4;
1052 }
1053 if (X &lt; 3) {</pre>
1054
1055   <p>
1056   In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
1057   revectored to the false side of the second if.
1058   </p>
1059 </div>
1060
1061 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1062 <div class="doc_subsection">
1063   <a name="lcssa">Loop-Closed SSA Form Pass</a>
1064 </div>
1065 <div class="doc_text">
1066   <p>
1067   This pass transforms loops by placing phi nodes at the end of the loops for
1068   all values that are live across the loop boundary.  For example, it turns
1069   the left into the right code:
1070   </p>
1071   
1072   <pre
1073 >for (...)                for (...)
1074   if (c)                   if (c)
1075     X1 = ...                 X1 = ...
1076   else                     else
1077     X2 = ...                 X2 = ...
1078   X3 = phi(X1, X2)         X3 = phi(X1, X2)
1079 ... = X3 + 4              X4 = phi(X3)
1080                           ... = X4 + 4</pre>
1081   
1082   <p>
1083   This is still valid LLVM; the extra phi nodes are purely redundant, and will
1084   be trivially eliminated by <code>InstCombine</code>.  The major benefit of
1085   this transformation is that it makes many other loop optimizations, such as 
1086   LoopUnswitching, simpler.
1087   </p>
1088 </div>
1089
1090 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1091 <div class="doc_subsection">
1092   <a name="licm">Loop Invariant Code Motion</a>
1093 </div>
1094 <div class="doc_text">
1095   <p>
1096   This pass performs loop invariant code motion, attempting to remove as much
1097   code from the body of a loop as possible.  It does this by either hoisting
1098   code into the preheader block, or by sinking code to the exit blocks if it is
1099   safe.  This pass also promotes must-aliased memory locations in the loop to
1100   live in registers, thus hoisting and sinking "invariant" loads and stores.
1101   </p>
1102   
1103   <p>
1104   This pass uses alias analysis for two purposes:
1105   </p>
1106   
1107   <ul>
1108     <li>Moving loop invariant loads and calls out of loops.  If we can determine
1109         that a load or call inside of a loop never aliases anything stored to,
1110         we can hoist it or sink it like any other instruction.</li>
1111     <li>Scalar Promotion of Memory - If there is a store instruction inside of
1112         the loop, we try to move the store to happen AFTER the loop instead of
1113         inside of the loop.  This can only happen if a few conditions are true:
1114         <ul>
1115           <li>The pointer stored through is loop invariant.</li>
1116           <li>There are no stores or loads in the loop which <em>may</em> alias
1117               the pointer.  There are no calls in the loop which mod/ref the
1118               pointer.</li>
1119         </ul>
1120         If these conditions are true, we can promote the loads and stores in the
1121         loop of the pointer to use a temporary alloca'd variable.  We then use
1122         the mem2reg functionality to construct the appropriate SSA form for the
1123         variable.</li>
1124   </ul>
1125 </div>
1126 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1127 <div class="doc_subsection">
1128   <a name="loop-deletion">Dead Loop Deletion Pass</a>
1129 </div>
1130 <div class="doc_text">
1131   <p>
1132   This file implements the Dead Loop Deletion Pass.  This pass is responsible
1133   for eliminating loops with non-infinite computable trip counts that have no
1134   side effects or volatile instructions, and do not contribute to the
1135   computation of the function's return value.
1136   </p>
1137 </div>
1138
1139 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1140 <div class="doc_subsection">
1141   <a name="loop-extract">Extract loops into new functions</a>
1142 </div>
1143 <div class="doc_text">
1144   <p>
1145   A pass wrapper around the <code>ExtractLoop()</code> scalar transformation to 
1146   extract each top-level loop into its own new function. If the loop is the
1147   <em>only</em> loop in a given function, it is not touched. This is a pass most
1148   useful for debugging via bugpoint.
1149   </p>
1150 </div>
1151
1152 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1153 <div class="doc_subsection">
1154   <a name="loop-extract-single">Extract at most one loop into a new function</a>
1155 </div>
1156 <div class="doc_text">
1157   <p>
1158   Similar to <a href="#loop-extract">Extract loops into new functions</a>,
1159   this pass extracts one natural loop from the program into a function if it
1160   can. This is used by bugpoint.
1161   </p>
1162 </div>
1163
1164 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1165 <div class="doc_subsection">
1166   <a name="loop-index-split">Index Split Loops</a>
1167 </div>
1168 <div class="doc_text">
1169   <p>
1170   This pass divides loop's iteration range by spliting loop such that each 
1171   individual loop is executed efficiently.
1172   </p>
1173 </div>
1174
1175 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1176 <div class="doc_subsection">
1177   <a name="loop-reduce">Loop Strength Reduction</a>
1178 </div>
1179 <div class="doc_text">
1180   <p>
1181   This pass performs a strength reduction on array references inside loops that
1182   have as one or more of their components the loop induction variable.  This is
1183   accomplished by creating a new value to hold the initial value of the array
1184   access for the first iteration, and then creating a new GEP instruction in
1185   the loop to increment the value by the appropriate amount.
1186   </p>
1187 </div>
1188
1189 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1190 <div class="doc_subsection">
1191   <a name="loop-rotate">Rotate Loops</a>
1192 </div>
1193 <div class="doc_text">
1194   <p>A simple loop rotation transformation.</p>
1195 </div>
1196
1197 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1198 <div class="doc_subsection">
1199   <a name="loop-unroll">Unroll loops</a>
1200 </div>
1201 <div class="doc_text">
1202   <p>
1203   This pass implements a simple loop unroller.  It works best when loops have
1204   been canonicalized by the <a href="#indvars"><tt>-indvars</tt></a> pass,
1205   allowing it to determine the trip counts of loops easily.
1206   </p>
1207 </div>
1208
1209 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1210 <div class="doc_subsection">
1211   <a name="loop-unswitch">Unswitch loops</a>
1212 </div>
1213 <div class="doc_text">
1214   <p>
1215   This pass transforms loops that contain branches on loop-invariant conditions
1216   to have multiple loops.  For example, it turns the left into the right code:
1217   </p>
1218   
1219   <pre
1220 >for (...)                  if (lic)
1221   A                          for (...)
1222   if (lic)                     A; B; C
1223     B                      else
1224   C                          for (...)
1225                                A; C</pre>
1226   
1227   <p>
1228   This can increase the size of the code exponentially (doubling it every time
1229   a loop is unswitched) so we only unswitch if the resultant code will be
1230   smaller than a threshold.
1231   </p>
1232   
1233   <p>
1234   This pass expects LICM to be run before it to hoist invariant conditions out
1235   of the loop, to make the unswitching opportunity obvious.
1236   </p>
1237 </div>
1238
1239 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1240 <div class="doc_subsection">
1241   <a name="loopsimplify">Canonicalize natural loops</a>
1242 </div>
1243 <div class="doc_text">
1244   <p>
1245   This pass performs several transformations to transform natural loops into a
1246   simpler form, which makes subsequent analyses and transformations simpler and
1247   more effective.
1248   </p>
1249   
1250   <p>
1251   Loop pre-header insertion guarantees that there is a single, non-critical
1252   entry edge from outside of the loop to the loop header.  This simplifies a
1253   number of analyses and transformations, such as LICM.
1254   </p>
1255   
1256   <p>
1257   Loop exit-block insertion guarantees that all exit blocks from the loop
1258   (blocks which are outside of the loop that have predecessors inside of the
1259   loop) only have predecessors from inside of the loop (and are thus dominated
1260   by the loop header).  This simplifies transformations such as store-sinking
1261   that are built into LICM.
1262   </p>
1263   
1264   <p>
1265   This pass also guarantees that loops will have exactly one backedge.
1266   </p>
1267   
1268   <p>
1269   Note that the simplifycfg pass will clean up blocks which are split out but
1270   end up being unnecessary, so usage of this pass should not pessimize
1271   generated code.
1272   </p>
1273   
1274   <p>
1275   This pass obviously modifies the CFG, but updates loop information and
1276   dominator information.
1277   </p>
1278 </div>
1279
1280 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1281 <div class="doc_subsection">
1282   <a name="lowerallocs">Lower allocations from instructions to calls</a>
1283 </div>
1284 <div class="doc_text">
1285   <p>
1286   Turn <tt>malloc</tt> and <tt>free</tt> instructions into <tt>@malloc</tt> and
1287   <tt>@free</tt> calls.
1288   </p>
1289
1290   <p>
1291   This is a target-dependent tranformation because it depends on the size of
1292   data types and alignment constraints.
1293   </p>
1294 </div>
1295
1296 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1297 <div class="doc_subsection">
1298   <a name="lowerinvoke">Lower invoke and unwind, for unwindless code generators</a>
1299 </div>
1300 <div class="doc_text">
1301   <p>
1302   This transformation is designed for use by code generators which do not yet
1303   support stack unwinding.  This pass supports two models of exception handling
1304   lowering, the 'cheap' support and the 'expensive' support.
1305   </p>
1306   
1307   <p>
1308   'Cheap' exception handling support gives the program the ability to execute
1309   any program which does not "throw an exception", by turning 'invoke'
1310   instructions into calls and by turning 'unwind' instructions into calls to
1311   abort().  If the program does dynamically use the unwind instruction, the
1312   program will print a message then abort.
1313   </p>
1314   
1315   <p>
1316   'Expensive' exception handling support gives the full exception handling
1317   support to the program at the cost of making the 'invoke' instruction
1318   really expensive.  It basically inserts setjmp/longjmp calls to emulate the
1319   exception handling as necessary.
1320   </p>
1321   
1322   <p>
1323   Because the 'expensive' support slows down programs a lot, and EH is only
1324   used for a subset of the programs, it must be specifically enabled by the
1325   <tt>-enable-correct-eh-support</tt> option.
1326   </p>
1327   
1328   <p>
1329   Note that after this pass runs the CFG is not entirely accurate (exceptional
1330   control flow edges are not correct anymore) so only very simple things should
1331   be done after the lowerinvoke pass has run (like generation of native code).
1332   This should not be used as a general purpose "my LLVM-to-LLVM pass doesn't
1333   support the invoke instruction yet" lowering pass.
1334   </p>
1335 </div>
1336
1337 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1338 <div class="doc_subsection">
1339   <a name="lowersetjmp">Lower Set Jump</a>
1340 </div>
1341 <div class="doc_text">
1342   <p>
1343    Lowers <tt>setjmp</tt> and <tt>longjmp</tt> to use the LLVM invoke and unwind
1344    instructions as necessary.
1345   </p>
1346   
1347   <p>
1348    Lowering of <tt>longjmp</tt> is fairly trivial. We replace the call with a
1349    call to the LLVM library function <tt>__llvm_sjljeh_throw_longjmp()</tt>.
1350    This unwinds the stack for us calling all of the destructors for
1351    objects allocated on the stack.
1352   </p>
1353   
1354   <p>
1355    At a <tt>setjmp</tt> call, the basic block is split and the <tt>setjmp</tt>
1356    removed. The calls in a function that have a <tt>setjmp</tt> are converted to
1357    invoke where the except part checks to see if it's a <tt>longjmp</tt>
1358    exception and, if so, if it's handled in the function. If it is, then it gets
1359    the value returned by the <tt>longjmp</tt> and goes to where the basic block
1360    was split. <tt>invoke</tt> instructions are handled in a similar fashion with
1361    the original except block being executed if it isn't a <tt>longjmp</tt>
1362    except that is handled by that function.
1363   </p>
1364 </div>
1365
1366 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1367 <div class="doc_subsection">
1368   <a name="lowerswitch">Lower SwitchInst's to branches</a>
1369 </div>
1370 <div class="doc_text">
1371   <p>
1372   Rewrites <tt>switch</tt> instructions with a sequence of branches, which
1373   allows targets to get away with not implementing the switch instruction until
1374   it is convenient.
1375   </p>
1376 </div>
1377
1378 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1379 <div class="doc_subsection">
1380   <a name="mem2reg">Promote Memory to Register</a>
1381 </div>
1382 <div class="doc_text">
1383   <p>
1384   This file promotes memory references to be register references.  It promotes
1385   <tt>alloca</tt> instructions which only have <tt>load</tt>s and
1386   <tt>store</tt>s as uses.  An <tt>alloca</tt> is transformed by using dominator
1387   frontiers to place <tt>phi</tt> nodes, then traversing the function in
1388   depth-first order to rewrite <tt>load</tt>s and <tt>store</tt>s as
1389   appropriate. This is just the standard SSA construction algorithm to construct
1390   "pruned" SSA form.
1391   </p>
1392 </div>
1393
1394 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1395 <div class="doc_subsection">
1396   <a name="memcpyopt">Optimize use of memcpy and friend</a>
1397 </div>
1398 <div class="doc_text">
1399   <p>
1400   This pass performs various transformations related to eliminating memcpy
1401   calls, or transforming sets of stores into memset's.
1402   </p>
1403 </div>
1404
1405 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1406 <div class="doc_subsection">
1407   <a name="mergereturn">Unify function exit nodes</a>
1408 </div>
1409 <div class="doc_text">
1410   <p>
1411   Ensure that functions have at most one <tt>ret</tt> instruction in them.
1412   Additionally, it keeps track of which node is the new exit node of the CFG.
1413   </p>
1414 </div>
1415
1416 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1417 <div class="doc_subsection">
1418   <a name="prune-eh">Remove unused exception handling info</a>
1419 </div>
1420 <div class="doc_text">
1421   <p>
1422   This file implements a simple interprocedural pass which walks the call-graph,
1423   turning <tt>invoke</tt> instructions into <tt>call</tt> instructions if and
1424   only if the callee cannot throw an exception. It implements this as a
1425   bottom-up traversal of the call-graph.
1426   </p>
1427 </div>
1428
1429 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1430 <div class="doc_subsection">
1431   <a name="reassociate">Reassociate expressions</a>
1432 </div>
1433 <div class="doc_text">
1434   <p>
1435   This pass reassociates commutative expressions in an order that is designed
1436   to promote better constant propagation, GCSE, LICM, PRE, etc.
1437   </p>
1438   
1439   <p>
1440   For example: 4 + (<var>x</var> + 5) â‡’ <var>x</var> + (4 + 5)
1441   </p>
1442   
1443   <p>
1444   In the implementation of this algorithm, constants are assigned rank = 0,
1445   function arguments are rank = 1, and other values are assigned ranks
1446   corresponding to the reverse post order traversal of current function
1447   (starting at 2), which effectively gives values in deep loops higher rank
1448   than values not in loops.
1449   </p>
1450 </div>
1451
1452 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1453 <div class="doc_subsection">
1454   <a name="reg2mem">Demote all values to stack slots</a>
1455 </div>
1456 <div class="doc_text">
1457   <p>
1458   This file demotes all registers to memory references.  It is intented to be
1459   the inverse of <a href="#mem2reg"><tt>-mem2reg</tt></a>.  By converting to
1460   <tt>load</tt> instructions, the only values live across basic blocks are
1461   <tt>alloca</tt> instructions and <tt>load</tt> instructions before
1462   <tt>phi</tt> nodes. It is intended that this should make CFG hacking much 
1463   easier. To make later hacking easier, the entry block is split into two, such
1464   that all introduced <tt>alloca</tt> instructions (and nothing else) are in the
1465   entry block.
1466   </p>
1467 </div>
1468
1469 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1470 <div class="doc_subsection">
1471   <a name="scalarrepl">Scalar Replacement of Aggregates</a>
1472 </div>
1473 <div class="doc_text">
1474   <p>
1475   The well-known scalar replacement of aggregates transformation.  This
1476   transform breaks up <tt>alloca</tt> instructions of aggregate type (structure
1477   or array) into individual <tt>alloca</tt> instructions for each member if
1478   possible.  Then, if possible, it transforms the individual <tt>alloca</tt>
1479   instructions into nice clean scalar SSA form.
1480   </p>
1481   
1482   <p>
1483   This combines a simple scalar replacement of aggregates algorithm with the <a
1484   href="#mem2reg"><tt>mem2reg</tt></a> algorithm because often interact, 
1485   especially for C++ programs.  As such, iterating between <tt>scalarrepl</tt>, 
1486   then <a href="#mem2reg"><tt>mem2reg</tt></a> until we run out of things to 
1487   promote works well.
1488   </p>
1489 </div>
1490
1491 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1492 <div class="doc_subsection">
1493   <a name="sccp">Sparse Conditional Constant Propagation</a>
1494 </div>
1495 <div class="doc_text">
1496   <p>
1497   Sparse conditional constant propagation and merging, which can be summarized
1498   as:
1499   </p>
1500   
1501   <ol>
1502     <li>Assumes values are constant unless proven otherwise</li>
1503     <li>Assumes BasicBlocks are dead unless proven otherwise</li>
1504     <li>Proves values to be constant, and replaces them with constants</li>
1505     <li>Proves conditional branches to be unconditional</li>
1506   </ol>
1507   
1508   <p>
1509   Note that this pass has a habit of making definitions be dead.  It is a good
1510   idea to to run a DCE pass sometime after running this pass.
1511   </p>
1512 </div>
1513
1514 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1515 <div class="doc_subsection">
1516   <a name="simplify-libcalls">Simplify well-known library calls</a>
1517 </div>
1518 <div class="doc_text">
1519   <p>
1520   Applies a variety of small optimizations for calls to specific well-known 
1521   function calls (e.g. runtime library functions). For example, a call
1522    <tt>exit(3)</tt> that occurs within the <tt>main()</tt> function can be 
1523    transformed into simply <tt>return 3</tt>.
1524   </p>
1525 </div>
1526
1527 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1528 <div class="doc_subsection">
1529   <a name="simplifycfg">Simplify the CFG</a>
1530 </div>
1531 <div class="doc_text">
1532   <p>
1533   Performs dead code elimination and basic block merging. Specifically:
1534   </p>
1535   
1536   <ol>
1537     <li>Removes basic blocks with no predecessors.</li>
1538     <li>Merges a basic block into its predecessor if there is only one and the
1539         predecessor only has one successor.</li>
1540     <li>Eliminates PHI nodes for basic blocks with a single predecessor.</li>
1541     <li>Eliminates a basic block that only contains an unconditional
1542         branch.</li>
1543   </ol>
1544 </div>
1545
1546 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1547 <div class="doc_subsection">
1548   <a name="strip">Strip all symbols from a module</a>
1549 </div>
1550 <div class="doc_text">
1551   <p>
1552   Performs code stripping. This transformation can delete:
1553   </p>
1554   
1555   <ol>
1556     <li>names for virtual registers</li>
1557     <li>symbols for internal globals and functions</li>
1558     <li>debug information</li>
1559   </ol>
1560   
1561   <p>
1562   Note that this transformation makes code much less readable, so it should
1563   only be used in situations where the <tt>strip</tt> utility would be used,
1564   such as reducing code size or making it harder to reverse engineer code.
1565   </p>
1566 </div>
1567
1568 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1569 <div class="doc_subsection">
1570   <a name="strip-dead-prototypes">Remove unused function declarations</a>
1571 </div>
1572 <div class="doc_text">
1573   <p>
1574   This pass loops over all of the functions in the input module, looking for
1575   dead declarations and removes them. Dead declarations are declarations of
1576   functions for which no implementation is available (i.e., declarations for
1577   unused library functions).
1578   </p>
1579 </div>
1580
1581 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1582 <div class="doc_subsection">
1583   <a name="sretpromotion">Promote sret arguments</a>
1584 </div>
1585 <div class="doc_text">
1586   <p>
1587   This pass finds functions that return a struct (using a pointer to the struct
1588   as the first argument of the function, marked with the '<tt>sret</tt>' attribute) and
1589   replaces them with a new function that simply returns each of the elements of
1590   that struct (using multiple return values).
1591   </p>
1592
1593   <p>
1594   This pass works under a number of conditions:
1595   </p>
1596
1597   <ul>
1598   <li>The returned struct must not contain other structs</li>
1599   <li>The returned struct must only be used to load values from</li>
1600   <li>The placeholder struct passed in is the result of an <tt>alloca</tt></li>
1601   </ul>
1602 </div>
1603
1604 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1605 <div class="doc_subsection">
1606   <a name="tailcallelim">Tail Call Elimination</a>
1607 </div>
1608 <div class="doc_text">
1609   <p>
1610   This file transforms calls of the current function (self recursion) followed
1611   by a return instruction with a branch to the entry of the function, creating
1612   a loop.  This pass also implements the following extensions to the basic
1613   algorithm:
1614   </p>
1615   
1616   <ul>
1617   <li>Trivial instructions between the call and return do not prevent the
1618       transformation from taking place, though currently the analysis cannot
1619       support moving any really useful instructions (only dead ones).
1620   <li>This pass transforms functions that are prevented from being tail
1621       recursive by an associative expression to use an accumulator variable,
1622       thus compiling the typical naive factorial or <tt>fib</tt> implementation
1623       into efficient code.
1624   <li>TRE is performed if the function returns void, if the return
1625       returns the result returned by the call, or if the function returns a
1626       run-time constant on all exits from the function.  It is possible, though
1627       unlikely, that the return returns something else (like constant 0), and
1628       can still be TRE'd.  It can be TRE'd if <em>all other</em> return 
1629       instructions in the function return the exact same value.
1630   <li>If it can prove that callees do not access theier caller stack frame,
1631       they are marked as eligible for tail call elimination (by the code
1632       generator).
1633   </ul>
1634 </div>
1635
1636 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1637 <div class="doc_subsection">
1638   <a name="tailduplicate">Tail Duplication</a>
1639 </div>
1640 <div class="doc_text">
1641   <p>
1642   This pass performs a limited form of tail duplication, intended to simplify
1643   CFGs by removing some unconditional branches.  This pass is necessary to
1644   straighten out loops created by the C front-end, but also is capable of
1645   making other code nicer.  After this pass is run, the CFG simplify pass
1646   should be run to clean up the mess.
1647   </p>
1648 </div>
1649
1650 <!-- ======================================================================= -->
1651 <div class="doc_section"> <a name="transform">Utility Passes</a></div>
1652 <div class="doc_text">
1653   <p>This section describes the LLVM Utility Passes.</p>
1654 </div>
1655
1656 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1657 <div class="doc_subsection">
1658   <a name="deadarghaX0r">Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)</a>
1659 </div>
1660 <div class="doc_text">
1661   <p>
1662   Same as dead argument elimination, but deletes arguments to functions which
1663   are external.  This is only for use by <a
1664   href="Bugpoint.html">bugpoint</a>.</p>
1665 </div>
1666
1667 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1668 <div class="doc_subsection">
1669   <a name="extract-blocks">Extract Basic Blocks From Module (for bugpoint use)</a>
1670 </div>
1671 <div class="doc_text">
1672   <p>
1673   This pass is used by bugpoint to extract all blocks from the module into their
1674   own functions.</p>
1675 </div>
1676
1677 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1678 <div class="doc_subsection">
1679   <a name="preverify">Preliminary module verification</a>
1680 </div>
1681 <div class="doc_text">
1682   <p>
1683   Ensures that the module is in the form required by the <a
1684   href="#verifier">Module Verifier</a> pass.
1685   </p>
1686   
1687   <p>
1688   Running the verifier runs this pass automatically, so there should be no need
1689   to use it directly.
1690   </p>
1691 </div>
1692
1693 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1694 <div class="doc_subsection">
1695   <a name="verify">Module Verifier</a>
1696 </div>
1697 <div class="doc_text">
1698   <p>
1699   Verifies an LLVM IR code. This is useful to run after an optimization which is
1700   undergoing testing. Note that <tt>llvm-as</tt> verifies its input before
1701   emitting bitcode, and also that malformed bitcode is likely to make LLVM
1702   crash. All language front-ends are therefore encouraged to verify their output
1703   before performing optimizing transformations.
1704   </p>
1705
1706   <ul>
1707     <li>Both of a binary operator's parameters are of the same type.</li>
1708     <li>Verify that the indices of mem access instructions match other
1709         operands.</li>
1710     <li>Verify that arithmetic and other things are only performed on
1711         first-class types.  Verify that shifts and logicals only happen on
1712         integrals f.e.</li>
1713     <li>All of the constants in a switch statement are of the correct type.</li>
1714     <li>The code is in valid SSA form.</li>
1715     <li>It is illegal to put a label into any other type (like a structure) or 
1716         to return one.</li>
1717     <li>Only phi nodes can be self referential: <tt>%x = add i32 %x, %x</tt> is
1718         invalid.</li>
1719     <li>PHI nodes must have an entry for each predecessor, with no extras.</li>
1720     <li>PHI nodes must be the first thing in a basic block, all grouped
1721         together.</li>
1722     <li>PHI nodes must have at least one entry.</li>
1723     <li>All basic blocks should only end with terminator insts, not contain
1724         them.</li>
1725     <li>The entry node to a function must not have predecessors.</li>
1726     <li>All Instructions must be embedded into a basic block.</li>
1727     <li>Functions cannot take a void-typed parameter.</li>
1728     <li>Verify that a function's argument list agrees with its declared
1729         type.</li>
1730     <li>It is illegal to specify a name for a void value.</li>
1731     <li>It is illegal to have a internal global value with no initializer.</li>
1732     <li>It is illegal to have a ret instruction that returns a value that does
1733         not agree with the function return value type.</li>
1734     <li>Function call argument types match the function prototype.</li>
1735     <li>All other things that are tested by asserts spread about the code.</li>
1736   </ul>
1737   
1738   <p>
1739   Note that this does not provide full security verification (like Java), but
1740   instead just tries to ensure that code is well-formed.
1741   </p>
1742 </div>
1743
1744 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1745 <div class="doc_subsection">
1746   <a name="view-cfg">View CFG of function</a>
1747 </div>
1748 <div class="doc_text">
1749   <p>
1750   Displays the control flow graph using the GraphViz tool.
1751   </p>
1752 </div>
1753
1754 <!-------------------------------------------------------------------------- -->
1755 <div class="doc_subsection">
1756   <a name="view-cfg-only">View CFG of function (with no function bodies)</a>
1757 </div>
1758 <div class="doc_text">
1759   <p>
1760   Displays the control flow graph using the GraphViz tool, but omitting function
1761   bodies.
1762   </p>
1763 </div>
1764
1765 <!-- *********************************************************************** -->
1766
1767 <hr>
1768 <address>
1769   <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
1770   src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss-blue" alt="Valid CSS"></a>
1771   <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
1772   src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401-blue" alt="Valid HTML 4.01"></a>
1773
1774   <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a><br>
1775   <a href="http://llvm.org">LLVM Compiler Infrastructure</a><br>
1776   Last modified: $Date$
1777 </address>
1778
1779 </body>
1780 </html>