include/llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h

   1 //===- llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h- Calls to memory builtins -*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This family of functions identifies calls to builtin functions that allocate
  11 // or free memory.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_ANALYSIS_MEMORYBUILTINS_H
  16 #define LLVM_ANALYSIS_MEMORYBUILTINS_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  20 #include "llvm/Analysis/TargetFolder.h"
  21 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  22 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
  23 #include "llvm/IR/Operator.h"
  24 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  25 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  26
  27 namespace llvm {
  28 class CallInst;
  29 class PointerType;
  30 class DataLayout;
  31 class TargetLibraryInfo;
  32 class Type;
  33 class Value;
  34
  35
  36 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  37 /// allocates or reallocates memory (either malloc, calloc, realloc, or strdup
  38 /// like).
  39 bool isAllocationFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  40                     bool LookThroughBitCast = false);
  41
  42 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a function that returns a
  43 /// NoAlias pointer (including malloc/calloc/realloc/strdup-like functions).
  44 bool isNoAliasFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  45                  bool LookThroughBitCast = false);
  46
  47 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  48 /// allocates uninitialized memory (such as malloc).
  49 bool isMallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  50                     bool LookThroughBitCast = false);
  51
  52 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  53 /// allocates zero-filled memory (such as calloc).
  54 bool isCallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  55                     bool LookThroughBitCast = false);
  56
  57 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  58 /// allocates memory (either malloc, calloc, or strdup like).
  59 bool isAllocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  60                    bool LookThroughBitCast = false);
  61
  62 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  63 /// reallocates memory (such as realloc).
  64 bool isReallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  65                      bool LookThroughBitCast = false);
  66
  67 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
  68 /// allocates memory and never returns null (such as operator new).
  69 bool isOperatorNewLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
  70                          bool LookThroughBitCast = false);
  71
  72 //===----------------------------------------------------------------------===//
  73 //  malloc Call Utility Functions.
  74 //
  75
  76 /// extractMallocCall - Returns the corresponding CallInst if the instruction
  77 /// is a malloc call.  Since CallInst::CreateMalloc() only creates calls, we
  78 /// ignore InvokeInst here.
  79 const CallInst *extractMallocCall(const Value *I, const TargetLibraryInfo *TLI);
  80 static inline CallInst *extractMallocCall(Value *I,
  81                                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
  82   return const_cast<CallInst*>(extractMallocCall((const Value*)I, TLI));
  83 }
  84
  85 /// getMallocType - Returns the PointerType resulting from the malloc call.
  86 /// The PointerType depends on the number of bitcast uses of the malloc call:
  87 ///   0: PointerType is the malloc calls' return type.
  88 ///   1: PointerType is the bitcast's result type.
  89 ///  >1: Unique PointerType cannot be determined, return NULL.
  90 PointerType *getMallocType(const CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI);
  91
  92 /// getMallocAllocatedType - Returns the Type allocated by malloc call.
  93 /// The Type depends on the number of bitcast uses of the malloc call:
  94 ///   0: PointerType is the malloc calls' return type.
  95 ///   1: PointerType is the bitcast's result type.
  96 ///  >1: Unique PointerType cannot be determined, return NULL.
  97 Type *getMallocAllocatedType(const CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI);
  98
  99 /// getMallocArraySize - Returns the array size of a malloc call.  If the
 100 /// argument passed to malloc is a multiple of the size of the malloced type,
 101 /// then return that multiple.  For non-array mallocs, the multiple is
 102 /// constant 1.  Otherwise, return NULL for mallocs whose array size cannot be
 103 /// determined.
 104 Value *getMallocArraySize(CallInst *CI, const DataLayout &DL,
 105                           const TargetLibraryInfo *TLI,
 106                           bool LookThroughSExt = false);
 107
 108 //===----------------------------------------------------------------------===//
 109 //  calloc Call Utility Functions.
 110 //
 111
 112 /// extractCallocCall - Returns the corresponding CallInst if the instruction
 113 /// is a calloc call.
 114 const CallInst *extractCallocCall(const Value *I, const TargetLibraryInfo *TLI);
 115 static inline CallInst *extractCallocCall(Value *I,
 116                                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
 117   return const_cast<CallInst*>(extractCallocCall((const Value*)I, TLI));
 118 }
 119
 120
 121 //===----------------------------------------------------------------------===//
 122 //  free Call Utility Functions.
 123 //
 124
 125 /// isFreeCall - Returns non-null if the value is a call to the builtin free()
 126 const CallInst *isFreeCall(const Value *I, const TargetLibraryInfo *TLI);
 127
 128 static inline CallInst *isFreeCall(Value *I, const TargetLibraryInfo *TLI) {
 129   return const_cast<CallInst*>(isFreeCall((const Value*)I, TLI));
 130 }
 131
 132
 133 //===----------------------------------------------------------------------===//
 134 //  Utility functions to compute size of objects.
 135 //
 136
 137 /// \brief Compute the size of the object pointed by Ptr. Returns true and the
 138 /// object size in Size if successful, and false otherwise. In this context, by
 139 /// object we mean the region of memory starting at Ptr to the end of the
 140 /// underlying object pointed to by Ptr.
 141 /// If RoundToAlign is true, then Size is rounded up to the aligment of allocas,
 142 /// byval arguments, and global variables.
 143 bool getObjectSize(const Value *Ptr, uint64_t &Size, const DataLayout &DL,
 144                    const TargetLibraryInfo *TLI, bool RoundToAlign = false);
 145
 146 typedef std::pair<APInt, APInt> SizeOffsetType;
 147
 148 /// \brief Evaluate the size and offset of an object pointed to by a Value*
 149 /// statically. Fails if size or offset are not known at compile time.
 150 class ObjectSizeOffsetVisitor
 151   : public InstVisitor<ObjectSizeOffsetVisitor, SizeOffsetType> {
 152
 153   const DataLayout &DL;
 154   const TargetLibraryInfo *TLI;
 155   bool RoundToAlign;
 156   unsigned IntTyBits;
 157   APInt Zero;
 158   SmallPtrSet<Instruction *, 8> SeenInsts;
 159
 160   APInt align(APInt Size, uint64_t Align);
 161
 162   SizeOffsetType unknown() {
 163     return std::make_pair(APInt(), APInt());
 164   }
 165
 166 public:
 167   ObjectSizeOffsetVisitor(const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 168                           LLVMContext &Context, bool RoundToAlign = false);
 169
 170   SizeOffsetType compute(Value *V);
 171
 172   bool knownSize(SizeOffsetType &SizeOffset) {
 173     return SizeOffset.first.getBitWidth() > 1;
 174   }
 175
 176   bool knownOffset(SizeOffsetType &SizeOffset) {
 177     return SizeOffset.second.getBitWidth() > 1;
 178   }
 179
 180   bool bothKnown(SizeOffsetType &SizeOffset) {
 181     return knownSize(SizeOffset) && knownOffset(SizeOffset);
 182   }
 183
 184   // These are "private", except they can't actually be made private. Only
 185   // compute() should be used by external users.
 186   SizeOffsetType visitAllocaInst(AllocaInst &I);
 187   SizeOffsetType visitArgument(Argument &A);
 188   SizeOffsetType visitCallSite(CallSite CS);
 189   SizeOffsetType visitConstantPointerNull(ConstantPointerNull&);
 190   SizeOffsetType visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I);
 191   SizeOffsetType visitExtractValueInst(ExtractValueInst &I);
 192   SizeOffsetType visitGEPOperator(GEPOperator &GEP);
 193   SizeOffsetType visitGlobalAlias(GlobalAlias &GA);
 194   SizeOffsetType visitGlobalVariable(GlobalVariable &GV);
 195   SizeOffsetType visitIntToPtrInst(IntToPtrInst&);
 196   SizeOffsetType visitLoadInst(LoadInst &I);
 197   SizeOffsetType visitPHINode(PHINode&);
 198   SizeOffsetType visitSelectInst(SelectInst &I);
 199   SizeOffsetType visitUndefValue(UndefValue&);
 200   SizeOffsetType visitInstruction(Instruction &I);
 201 };
 202
 203 typedef std::pair<Value*, Value*> SizeOffsetEvalType;
 204
 205
 206 /// \brief Evaluate the size and offset of an object pointed to by a Value*.
 207 /// May create code to compute the result at run-time.
 208 class ObjectSizeOffsetEvaluator
 209   : public InstVisitor<ObjectSizeOffsetEvaluator, SizeOffsetEvalType> {
 210
 211   typedef IRBuilder<true, TargetFolder> BuilderTy;
 212   typedef std::pair<WeakVH, WeakVH> WeakEvalType;
 213   typedef DenseMap<const Value*, WeakEvalType> CacheMapTy;
 214   typedef SmallPtrSet<const Value*, 8> PtrSetTy;
 215
 216   const DataLayout &DL;
 217   const TargetLibraryInfo *TLI;
 218   LLVMContext &Context;
 219   BuilderTy Builder;
 220   IntegerType *IntTy;
 221   Value *Zero;
 222   CacheMapTy CacheMap;
 223   PtrSetTy SeenVals;
 224   bool RoundToAlign;
 225
 226   SizeOffsetEvalType unknown() {
 227     return std::make_pair(nullptr, nullptr);
 228   }
 229   SizeOffsetEvalType compute_(Value *V);
 230
 231 public:
 232   ObjectSizeOffsetEvaluator(const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 233                             LLVMContext &Context, bool RoundToAlign = false);
 234   SizeOffsetEvalType compute(Value *V);
 235
 236   bool knownSize(SizeOffsetEvalType SizeOffset) {
 237     return SizeOffset.first;
 238   }
 239
 240   bool knownOffset(SizeOffsetEvalType SizeOffset) {
 241     return SizeOffset.second;
 242   }
 243
 244   bool anyKnown(SizeOffsetEvalType SizeOffset) {
 245     return knownSize(SizeOffset) || knownOffset(SizeOffset);
 246   }
 247
 248   bool bothKnown(SizeOffsetEvalType SizeOffset) {
 249     return knownSize(SizeOffset) && knownOffset(SizeOffset);
 250   }
 251
 252   // The individual instruction visitors should be treated as private.
 253   SizeOffsetEvalType visitAllocaInst(AllocaInst &I);
 254   SizeOffsetEvalType visitCallSite(CallSite CS);
 255   SizeOffsetEvalType visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I);
 256   SizeOffsetEvalType visitExtractValueInst(ExtractValueInst &I);
 257   SizeOffsetEvalType visitGEPOperator(GEPOperator &GEP);
 258   SizeOffsetEvalType visitIntToPtrInst(IntToPtrInst&);
 259   SizeOffsetEvalType visitLoadInst(LoadInst &I);
 260   SizeOffsetEvalType visitPHINode(PHINode &PHI);
 261   SizeOffsetEvalType visitSelectInst(SelectInst &I);
 262   SizeOffsetEvalType visitInstruction(Instruction &I);
 263 };
 264
 265 } // End llvm namespace
 266
 267 #endif