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[oota-llvm.git] / include / llvm / Transforms / Utils / Cloning.h
1 //===- Cloning.h - Clone various parts of LLVM programs ---------*- 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 file defines various functions that are used to clone chunks of LLVM
11 // code for various purposes.  This varies from copying whole modules into new
12 // modules, to cloning functions with different arguments, to inlining
13 // functions, to copying basic blocks to support loop unrolling or superblock
14 // formation, etc.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #ifndef LLVM_TRANSFORMS_UTILS_CLONING_H
19 #define LLVM_TRANSFORMS_UTILS_CLONING_H
20
21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
22 #include "llvm/ADT/Twine.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
25 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
26 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
27 #include <functional>
28
29 namespace llvm {
30
31 class Module;
32 class Function;
33 class Instruction;
34 class Pass;
35 class LPPassManager;
36 class BasicBlock;
37 class Value;
38 class CallInst;
39 class InvokeInst;
40 class ReturnInst;
41 class CallSite;
42 class Trace;
43 class CallGraph;
44 class DataLayout;
45 class Loop;
46 class LoopInfo;
47 class AllocaInst;
48 class AssumptionCacheTracker;
49 class DominatorTree;
50
51 /// CloneModule - Return an exact copy of the specified module
52 ///
53 Module *CloneModule(const Module *M);
54 Module *CloneModule(const Module *M, ValueToValueMapTy &VMap);
55
56 /// Return a copy of the specified module. The ShouldCloneDefinition function
57 /// controls whether a specific GlobalValue's definition is cloned. If the
58 /// function returns false, the module copy will contain an external reference
59 /// in place of the global definition.
60 Module *
61 CloneModule(const Module *M, ValueToValueMapTy &VMap,
62             std::function<bool(const GlobalValue *)> ShouldCloneDefinition);
63
64 /// ClonedCodeInfo - This struct can be used to capture information about code
65 /// being cloned, while it is being cloned.
66 struct ClonedCodeInfo {
67   /// ContainsCalls - This is set to true if the cloned code contains a normal
68   /// call instruction.
69   bool ContainsCalls;
70
71   /// ContainsDynamicAllocas - This is set to true if the cloned code contains
72   /// a 'dynamic' alloca.  Dynamic allocas are allocas that are either not in
73   /// the entry block or they are in the entry block but are not a constant
74   /// size.
75   bool ContainsDynamicAllocas;
76
77   ClonedCodeInfo() : ContainsCalls(false), ContainsDynamicAllocas(false) {}
78 };
79
80 /// CloneBasicBlock - Return a copy of the specified basic block, but without
81 /// embedding the block into a particular function.  The block returned is an
82 /// exact copy of the specified basic block, without any remapping having been
83 /// performed.  Because of this, this is only suitable for applications where
84 /// the basic block will be inserted into the same function that it was cloned
85 /// from (loop unrolling would use this, for example).
86 ///
87 /// Also, note that this function makes a direct copy of the basic block, and
88 /// can thus produce illegal LLVM code.  In particular, it will copy any PHI
89 /// nodes from the original block, even though there are no predecessors for the
90 /// newly cloned block (thus, phi nodes will have to be updated).  Also, this
91 /// block will branch to the old successors of the original block: these
92 /// successors will have to have any PHI nodes updated to account for the new
93 /// incoming edges.
94 ///
95 /// The correlation between instructions in the source and result basic blocks
96 /// is recorded in the VMap map.
97 ///
98 /// If you have a particular suffix you'd like to use to add to any cloned
99 /// names, specify it as the optional third parameter.
100 ///
101 /// If you would like the basic block to be auto-inserted into the end of a
102 /// function, you can specify it as the optional fourth parameter.
103 ///
104 /// If you would like to collect additional information about the cloned
105 /// function, you can specify a ClonedCodeInfo object with the optional fifth
106 /// parameter.
107 ///
108 BasicBlock *CloneBasicBlock(const BasicBlock *BB, ValueToValueMapTy &VMap,
109                             const Twine &NameSuffix = "", Function *F = nullptr,
110                             ClonedCodeInfo *CodeInfo = nullptr);
111
112 /// CloneFunction - Return a copy of the specified function, but without
113 /// embedding the function into another module.  Also, any references specified
114 /// in the VMap are changed to refer to their mapped value instead of the
115 /// original one.  If any of the arguments to the function are in the VMap,
116 /// the arguments are deleted from the resultant function.  The VMap is
117 /// updated to include mappings from all of the instructions and basicblocks in
118 /// the function from their old to new values.  The final argument captures
119 /// information about the cloned code if non-null.
120 ///
121 /// If ModuleLevelChanges is false, VMap contains no non-identity GlobalValue
122 /// mappings, and debug info metadata will not be cloned.
123 ///
124 Function *CloneFunction(const Function *F, ValueToValueMapTy &VMap,
125                         bool ModuleLevelChanges,
126                         ClonedCodeInfo *CodeInfo = nullptr);
127
128 /// Clone OldFunc into NewFunc, transforming the old arguments into references
129 /// to VMap values.  Note that if NewFunc already has basic blocks, the ones
130 /// cloned into it will be added to the end of the function.  This function
131 /// fills in a list of return instructions, and can optionally remap types
132 /// and/or append the specified suffix to all values cloned.
133 ///
134 /// If ModuleLevelChanges is false, VMap contains no non-identity GlobalValue
135 /// mappings.
136 ///
137 void CloneFunctionInto(Function *NewFunc, const Function *OldFunc,
138                        ValueToValueMapTy &VMap, bool ModuleLevelChanges,
139                        SmallVectorImpl<ReturnInst*> &Returns,
140                        const char *NameSuffix = "",
141                        ClonedCodeInfo *CodeInfo = nullptr,
142                        ValueMapTypeRemapper *TypeMapper = nullptr,
143                        ValueMaterializer *Materializer = nullptr);
144
145 /// A helper class used with CloneAndPruneIntoFromInst to change the default
146 /// behavior while instructions are being cloned.
147 class CloningDirector {
148 public:
149   /// This enumeration describes the way CloneAndPruneIntoFromInst should
150   /// proceed after the CloningDirector has examined an instruction.
151   enum CloningAction {
152     ///< Continue cloning the instruction (default behavior).
153     CloneInstruction,
154     ///< Skip this instruction but continue cloning the current basic block.
155     SkipInstruction,
156     ///< Skip this instruction and stop cloning the current basic block.
157     StopCloningBB,
158     ///< Don't clone the terminator but clone the current block's successors.
159     CloneSuccessors
160   };
161
162   virtual ~CloningDirector() {}
163
164   /// Subclasses must override this function to customize cloning behavior.
165   virtual CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
166                                           const Instruction *Inst,
167                                           BasicBlock *NewBB) = 0;
168
169   virtual ValueMapTypeRemapper *getTypeRemapper() { return nullptr; }
170   virtual ValueMaterializer *getValueMaterializer() { return nullptr; }
171 };
172
173 void CloneAndPruneIntoFromInst(Function *NewFunc, const Function *OldFunc,
174                                const Instruction *StartingInst,
175                                ValueToValueMapTy &VMap, bool ModuleLevelChanges,
176                                SmallVectorImpl<ReturnInst*> &Returns,
177                                const char *NameSuffix = "", 
178                                ClonedCodeInfo *CodeInfo = nullptr,
179                                CloningDirector *Director = nullptr);
180
181
182 /// CloneAndPruneFunctionInto - This works exactly like CloneFunctionInto,
183 /// except that it does some simple constant prop and DCE on the fly.  The
184 /// effect of this is to copy significantly less code in cases where (for
185 /// example) a function call with constant arguments is inlined, and those
186 /// constant arguments cause a significant amount of code in the callee to be
187 /// dead.  Since this doesn't produce an exactly copy of the input, it can't be
188 /// used for things like CloneFunction or CloneModule.
189 ///
190 /// If ModuleLevelChanges is false, VMap contains no non-identity GlobalValue
191 /// mappings.
192 ///
193 void CloneAndPruneFunctionInto(Function *NewFunc, const Function *OldFunc,
194                                ValueToValueMapTy &VMap, bool ModuleLevelChanges,
195                                SmallVectorImpl<ReturnInst*> &Returns,
196                                const char *NameSuffix = "",
197                                ClonedCodeInfo *CodeInfo = nullptr,
198                                Instruction *TheCall = nullptr);
199
200 /// InlineFunctionInfo - This class captures the data input to the
201 /// InlineFunction call, and records the auxiliary results produced by it.
202 class InlineFunctionInfo {
203 public:
204   explicit InlineFunctionInfo(CallGraph *cg = nullptr,
205                               AssumptionCacheTracker *ACT = nullptr)
206       : CG(cg), ACT(ACT) {}
207
208   /// CG - If non-null, InlineFunction will update the callgraph to reflect the
209   /// changes it makes.
210   CallGraph *CG;
211   AssumptionCacheTracker *ACT;
212
213   /// StaticAllocas - InlineFunction fills this in with all static allocas that
214   /// get copied into the caller.
215   SmallVector<AllocaInst *, 4> StaticAllocas;
216
217   /// InlinedCalls - InlineFunction fills this in with callsites that were
218   /// inlined from the callee.  This is only filled in if CG is non-null.
219   SmallVector<WeakVH, 8> InlinedCalls;
220
221   void reset() {
222     StaticAllocas.clear();
223     InlinedCalls.clear();
224   }
225 };
226
227 /// InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
228 /// block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline
229 /// this call.  The program is still in a well defined state if this occurs
230 /// though.
231 ///
232 /// Note that this only does one level of inlining.  For example, if the
233 /// instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now
234 /// exists in the instruction stream.  Similarly this will inline a recursive
235 /// function by one level.
236 ///
237 bool InlineFunction(CallInst *C, InlineFunctionInfo &IFI,
238                     AAResults *CalleeAAR = nullptr, bool InsertLifetime = true);
239 bool InlineFunction(InvokeInst *II, InlineFunctionInfo &IFI,
240                     AAResults *CalleeAAR = nullptr, bool InsertLifetime = true);
241 bool InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
242                     AAResults *CalleeAAR = nullptr, bool InsertLifetime = true);
243
244 /// \brief Clones a loop \p OrigLoop.  Returns the loop and the blocks in \p
245 /// Blocks.
246 ///
247 /// Updates LoopInfo and DominatorTree assuming the loop is dominated by block
248 /// \p LoopDomBB.  Insert the new blocks before block specified in \p Before.
249 Loop *cloneLoopWithPreheader(BasicBlock *Before, BasicBlock *LoopDomBB,
250                              Loop *OrigLoop, ValueToValueMapTy &VMap,
251                              const Twine &NameSuffix, LoopInfo *LI,
252                              DominatorTree *DT,
253                              SmallVectorImpl<BasicBlock *> &Blocks);
254
255 /// \brief Remaps instructions in \p Blocks using the mapping in \p VMap.
256 void remapInstructionsInBlocks(const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &Blocks,
257                                ValueToValueMapTy &VMap);
258
259 } // End llvm namespace
260
261 #endif