lib/Analysis/CodeMetrics.cpp

   1 //===- CodeMetrics.cpp - Code cost measurements ---------------------------===//
   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 implements code cost measurement utilities.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
  15 #include "llvm/Function.h"
  16 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  17 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  18 #include "llvm/DataLayout.h"
  19
  20 using namespace llvm;
  21
  22 /// callIsSmall - If a call is likely to lower to a single target instruction,
  23 /// or is otherwise deemed small return true.
  24 /// TODO: Perhaps calls like memcpy, strcpy, etc?
  25 bool llvm::callIsSmall(ImmutableCallSite CS) {
  26   if (isa<IntrinsicInst>(CS.getInstruction()))
  27     return true;
  28
  29   const Function *F = CS.getCalledFunction();
  30   if (!F) return false;
  31
  32   if (F->hasLocalLinkage()) return false;
  33
  34   if (!F->hasName()) return false;
  35
  36   StringRef Name = F->getName();
  37
  38   // These will all likely lower to a single selection DAG node.
  39   if (Name == "copysign" || Name == "copysignf" || Name == "copysignl" ||
  40       Name == "fabs" || Name == "fabsf" || Name == "fabsl" ||
  41       Name == "sin" || Name == "sinf" || Name == "sinl" ||
  42       Name == "cos" || Name == "cosf" || Name == "cosl" ||
  43       Name == "sqrt" || Name == "sqrtf" || Name == "sqrtl" )
  44     return true;
  45
  46   // These are all likely to be optimized into something smaller.
  47   if (Name == "pow" || Name == "powf" || Name == "powl" ||
  48       Name == "exp2" || Name == "exp2l" || Name == "exp2f" ||
  49       Name == "floor" || Name == "floorf" || Name == "ceil" ||
  50       Name == "round" || Name == "ffs" || Name == "ffsl" ||
  51       Name == "abs" || Name == "labs" || Name == "llabs")
  52     return true;
  53
  54   return false;
  55 }
  56
  57 bool llvm::isInstructionFree(const Instruction *I, const DataLayout *TD) {
  58   if (isa<PHINode>(I))
  59     return true;
  60
  61   // If a GEP has all constant indices, it will probably be folded with
  62   // a load/store.
  63   if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
  64     return GEP->hasAllConstantIndices();
  65
  66   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
  67     switch (II->getIntrinsicID()) {
  68     default:
  69       return false;
  70     case Intrinsic::dbg_declare:
  71     case Intrinsic::dbg_value:
  72     case Intrinsic::invariant_start:
  73     case Intrinsic::invariant_end:
  74     case Intrinsic::lifetime_start:
  75     case Intrinsic::lifetime_end:
  76     case Intrinsic::objectsize:
  77     case Intrinsic::ptr_annotation:
  78     case Intrinsic::var_annotation:
  79       // These intrinsics don't count as size.
  80       return true;
  81     }
  82   }
  83
  84   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
  85     // Noop casts, including ptr <-> int,  don't count.
  86     if (CI->isLosslessCast())
  87       return true;
  88
  89     Value *Op = CI->getOperand(0);
  90     // An inttoptr cast is free so long as the input is a legal integer type
  91     // which doesn't contain values outside the range of a pointer.
  92     if (isa<IntToPtrInst>(CI) && TD &&
  93         TD->isLegalInteger(Op->getType()->getScalarSizeInBits()) &&
  94         Op->getType()->getScalarSizeInBits() <= TD->getPointerSizeInBits(
  95           cast<IntToPtrInst>(CI)->getAddressSpace()))
  96       return true;
  97
  98     // A ptrtoint cast is free so long as the result is large enough to store
  99     // the pointer, and a legal integer type.
 100     if (isa<PtrToIntInst>(CI) && TD &&
 101         TD->isLegalInteger(Op->getType()->getScalarSizeInBits()) &&
 102         Op->getType()->getScalarSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits(
 103           cast<PtrToIntInst>(CI)->getPointerAddressSpace()))
 104       return true;
 105
 106     // trunc to a native type is free (assuming the target has compare and
 107     // shift-right of the same width).
 108     if (TD && isa<TruncInst>(CI) &&
 109         TD->isLegalInteger(TD->getTypeSizeInBits(CI->getType())))
 110       return true;
 111     // Result of a cmp instruction is often extended (to be used by other
 112     // cmp instructions, logical or return instructions). These are usually
 113     // nop on most sane targets.
 114     if (isa<CmpInst>(CI->getOperand(0)))
 115       return true;
 116   }
 117
 118   return false;
 119 }
 120
 121 /// analyzeBasicBlock - Fill in the current structure with information gleaned
 122 /// from the specified block.
 123 void CodeMetrics::analyzeBasicBlock(const BasicBlock *BB,
 124                                     const DataLayout *TD) {
 125   ++NumBlocks;
 126   unsigned NumInstsBeforeThisBB = NumInsts;
 127   for (BasicBlock::const_iterator II = BB->begin(), E = BB->end();
 128        II != E; ++II) {
 129     if (isInstructionFree(II, TD))
 130       continue;
 131
 132     // Special handling for calls.
 133     if (isa<CallInst>(II) || isa<InvokeInst>(II)) {
 134       ImmutableCallSite CS(cast<Instruction>(II));
 135
 136       if (const Function *F = CS.getCalledFunction()) {
 137         // If a function is both internal and has a single use, then it is
 138         // extremely likely to get inlined in the future (it was probably
 139         // exposed by an interleaved devirtualization pass).
 140         if (!CS.isNoInline() && F->hasInternalLinkage() && F->hasOneUse())
 141           ++NumInlineCandidates;
 142
 143         // If this call is to function itself, then the function is recursive.
 144         // Inlining it into other functions is a bad idea, because this is
 145         // basically just a form of loop peeling, and our metrics aren't useful
 146         // for that case.
 147         if (F == BB->getParent())
 148           isRecursive = true;
 149       }
 150
 151       if (!callIsSmall(CS)) {
 152         // Each argument to a call takes on average one instruction to set up.
 153         NumInsts += CS.arg_size();
 154
 155         // We don't want inline asm to count as a call - that would prevent loop
 156         // unrolling. The argument setup cost is still real, though.
 157         if (!isa<InlineAsm>(CS.getCalledValue()))
 158           ++NumCalls;
 159       }
 160     }
 161
 162     if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(II)) {
 163       if (!AI->isStaticAlloca())
 164         this->usesDynamicAlloca = true;
 165     }
 166
 167     if (isa<ExtractElementInst>(II) || II->getType()->isVectorTy())
 168       ++NumVectorInsts;
 169
 170     ++NumInsts;
 171   }
 172
 173   if (isa<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
 174     ++NumRets;
 175
 176   // We never want to inline functions that contain an indirectbr.  This is
 177   // incorrect because all the blockaddress's (in static global initializers
 178   // for example) would be referring to the original function, and this indirect
 179   // jump would jump from the inlined copy of the function into the original
 180   // function which is extremely undefined behavior.
 181   // FIXME: This logic isn't really right; we can safely inline functions
 182   // with indirectbr's as long as no other function or global references the
 183   // blockaddress of a block within the current function.  And as a QOI issue,
 184   // if someone is using a blockaddress without an indirectbr, and that
 185   // reference somehow ends up in another function or global, we probably
 186   // don't want to inline this function.
 187   if (isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator()))
 188     containsIndirectBr = true;
 189
 190   // Remember NumInsts for this BB.
 191   NumBBInsts[BB] = NumInsts - NumInstsBeforeThisBB;
 192 }
 193
 194 void CodeMetrics::analyzeFunction(Function *F, const DataLayout *TD) {
 195   // If this function contains a call that "returns twice" (e.g., setjmp or
 196   // _setjmp) and it isn't marked with "returns twice" itself, never inline it.
 197   // This is a hack because we depend on the user marking their local variables
 198   // as volatile if they are live across a setjmp call, and they probably
 199   // won't do this in callers.
 200   exposesReturnsTwice = F->callsFunctionThatReturnsTwice() &&
 201     !F->getFnAttributes().hasAttribute(Attributes::ReturnsTwice);
 202
 203   // Look at the size of the callee.
 204   for (Function::const_iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
 205     analyzeBasicBlock(&*BB, TD);
 206 }