lib/Analysis/IPA/CallGraph.cpp

   1 //===- CallGraph.cpp - Build a Module's call graph ------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 //  This file implements the CallGraph class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
  15 #include "llvm/Module.h"
  16 #include "llvm/Instructions.h"
  17 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  19 #include <iostream>
  20 using namespace llvm;
  21
  22 static RegisterAnalysis<CallGraph> X("callgraph", "Call Graph Construction");
  23
  24 // getNodeFor - Return the node for the specified function or create one if it
  25 // does not already exist.
  26 //
  27 CallGraphNode *CallGraph::getNodeFor(Function *F) {
  28   CallGraphNode *&CGN = FunctionMap[F];
  29   if (CGN) return CGN;
  30
  31   assert((!F || F->getParent() == Mod) && "Function not in current module!");
  32   return CGN = new CallGraphNode(F);
  33 }
  34
  35 static bool isOnlyADirectCall(Function *F, CallSite CS) {
  36   if (!CS.getInstruction()) return false;
  37   for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
  38     if (*I == F) return false;
  39   return true;
  40 }
  41
  42 // addToCallGraph - Add a function to the call graph, and link the node to all
  43 // of the functions that it calls.
  44 //
  45 void CallGraph::addToCallGraph(Function *F) {
  46   CallGraphNode *Node = getNodeFor(F);
  47
  48   // If this function has external linkage, anything could call it...
  49   if (!F->hasInternalLinkage()) {
  50     ExternalCallingNode->addCalledFunction(Node);
  51
  52     // Found the entry point?
  53     if (F->getName() == "main") {
  54       if (Root)    // Found multiple external mains?  Don't pick one.
  55         Root = ExternalCallingNode;
  56       else
  57         Root = Node;          // Found a main, keep track of it!
  58     }
  59   }
  60
  61   // If this function is not defined in this translation unit, it could call
  62   // anything.
  63   if (F->isExternal() && !F->getIntrinsicID())
  64     Node->addCalledFunction(CallsExternalNode);
  65
  66   // Loop over all of the users of the function... looking for callers...
  67   //
  68   bool isUsedExternally = false;
  69   for (Value::use_iterator I = F->use_begin(), E = F->use_end(); I != E; ++I) {
  70     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
  71       if (isOnlyADirectCall(F, CallSite::get(Inst)))
  72         getNodeFor(Inst->getParent()->getParent())->addCalledFunction(Node);
  73       else
  74         isUsedExternally = true;
  75     } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(*I)) {
  76       for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
  77            I != E; ++I)
  78         if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
  79           if (isOnlyADirectCall(F, CallSite::get(Inst)))
  80             getNodeFor(Inst->getParent()->getParent())->addCalledFunction(Node);
  81           else
  82             isUsedExternally = true;
  83         } else {
  84           isUsedExternally = true;
  85         }
  86     } else {                        // Can't classify the user!
  87       isUsedExternally = true;
  88     }
  89   }
  90   if (isUsedExternally)
  91     ExternalCallingNode->addCalledFunction(Node);
  92
  93   // Look for an indirect function call...
  94   for (Function::iterator BB = F->begin(), BBE = F->end(); BB != BBE; ++BB)
  95     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), IE = BB->end(); II != IE; ++II){
  96       CallSite CS = CallSite::get(II);
  97       if (CS.getInstruction() && !CS.getCalledFunction())
  98         Node->addCalledFunction(CallsExternalNode);
  99     }
 100 }
 101
 102 bool CallGraph::runOnModule(Module &M) {
 103   destroy();
 104
 105   Mod = &M;
 106   ExternalCallingNode = getNodeFor(0);
 107   CallsExternalNode = new CallGraphNode(0);
 108   Root = 0;
 109
 110   // Add every function to the call graph...
 111   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
 112     addToCallGraph(I);
 113
 114   // If we didn't find a main function, use the external call graph node
 115   if (Root == 0) Root = ExternalCallingNode;
 116
 117   return false;
 118 }
 119
 120 void CallGraph::destroy() {
 121   for (FunctionMapTy::iterator I = FunctionMap.begin(), E = FunctionMap.end();
 122        I != E; ++I)
 123     delete I->second;
 124   FunctionMap.clear();
 125   delete CallsExternalNode;
 126   CallsExternalNode = 0;
 127 }
 128
 129 void CallGraphNode::print(std::ostream &OS) const {
 130   if (Function *F = getFunction())
 131     OS << "Call graph node for function: '" << F->getName() <<"'\n";
 132   else
 133     OS << "Call graph node <<null function: 0x" << this << ">>:\n";
 134
 135   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 136     if ((*I)->getFunction())
 137       OS << "  Calls function '" << (*I)->getFunction()->getName() << "'\n";
 138     else
 139       OS << "  Calls external node\n";
 140   OS << "\n";
 141 }
 142
 143 void CallGraphNode::dump() const { print(std::cerr); }
 144
 145 void CallGraph::print(std::ostream &OS, const Module *M) const {
 146   OS << "CallGraph Root is: ";
 147   if (Function *F = getRoot()->getFunction())
 148     OS << F->getName() << "\n";
 149   else
 150     OS << "<<null function: 0x" << getRoot() << ">>\n";
 151
 152   for (CallGraph::const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 153     I->second->print(OS);
 154 }
 155
 156 void CallGraph::dump() const {
 157   print(std::cerr, 0);
 158 }
 159
 160
 161 //===----------------------------------------------------------------------===//
 162 // Implementations of public modification methods
 163 //
 164
 165 // removeFunctionFromModule - Unlink the function from this module, returning
 166 // it.  Because this removes the function from the module, the call graph node
 167 // is destroyed.  This is only valid if the function does not call any other
 168 // functions (ie, there are no edges in it's CGN).  The easiest way to do this
 169 // is to dropAllReferences before calling this.
 170 //
 171 Function *CallGraph::removeFunctionFromModule(CallGraphNode *CGN) {
 172   assert(CGN->CalledFunctions.empty() && "Cannot remove function from call "
 173          "graph if it references other functions!");
 174   Function *F = CGN->getFunction(); // Get the function for the call graph node
 175   delete CGN;                       // Delete the call graph node for this func
 176   FunctionMap.erase(F);             // Remove the call graph node from the map
 177
 178   Mod->getFunctionList().remove(F);
 179   return F;
 180 }
 181
 182 // changeFunction - This method changes the function associated with this
 183 // CallGraphNode, for use by transformations that need to change the prototype
 184 // of a Function (thus they must create a new Function and move the old code
 185 // over).
 186 void CallGraph::changeFunction(Function *OldF, Function *NewF) {
 187   iterator I = FunctionMap.find(OldF);
 188   CallGraphNode *&New = FunctionMap[NewF];
 189   assert(I != FunctionMap.end() && I->second && !New &&
 190          "OldF didn't exist in CG or NewF already does!");
 191   New = I->second;
 192   New->F = NewF;
 193   FunctionMap.erase(I);
 194 }
 195
 196
 197 void CallGraph::stub() {}
 198
 199 void CallGraphNode::removeCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee) {
 200   for (unsigned i = CalledFunctions.size(); ; --i) {
 201     assert(i && "Cannot find callee to remove!");
 202     if (CalledFunctions[i-1] == Callee) {
 203       CalledFunctions.erase(CalledFunctions.begin()+i-1);
 204       return;
 205     }
 206   }
 207 }
 208
 209 // removeAnyCallEdgeTo - This method removes any call edges from this node to
 210 // the specified callee function.  This takes more time to execute than
 211 // removeCallEdgeTo, so it should not be used unless necessary.
 212 void CallGraphNode::removeAnyCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee) {
 213   for (unsigned i = 0, e = CalledFunctions.size(); i != e; ++i)
 214     if (CalledFunctions[i] == Callee) {
 215       CalledFunctions[i] = CalledFunctions.back();
 216       CalledFunctions.pop_back();
 217       --i; --e;
 218     }
 219 }