lib/Analysis/IPA/CallGraph.cpp

   1 //===- CallGraph.cpp - Build a Module's call graph ------------------------===//
   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 the CallGraph class and provides the BasicCallGraph
  11 // default implementation.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
  16 #include "llvm/Instructions.h"
  17 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 namespace {
  25
  26 //===----------------------------------------------------------------------===//
  27 // BasicCallGraph class definition
  28 //
  29 class BasicCallGraph : public ModulePass, public CallGraph {
  30   // Root is root of the call graph, or the external node if a 'main' function
  31   // couldn't be found.
  32   //
  33   CallGraphNode *Root;
  34
  35   // ExternalCallingNode - This node has edges to all external functions and
  36   // those internal functions that have their address taken.
  37   CallGraphNode *ExternalCallingNode;
  38
  39   // CallsExternalNode - This node has edges to it from all functions making
  40   // indirect calls or calling an external function.
  41   CallGraphNode *CallsExternalNode;
  42
  43 public:
  44   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
  45   BasicCallGraph() : ModulePass(ID), Root(0),
  46     ExternalCallingNode(0), CallsExternalNode(0) {
  47       initializeBasicCallGraphPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  48     }
  49
  50   // runOnModule - Compute the call graph for the specified module.
  51   virtual bool runOnModule(Module &M) {
  52     CallGraph::initialize(M);
  53
  54     ExternalCallingNode = getOrInsertFunction(0);
  55     CallsExternalNode = new CallGraphNode(0);
  56     Root = 0;
  57
  58     // Add every function to the call graph.
  59     for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
  60       addToCallGraph(I);
  61
  62     // If we didn't find a main function, use the external call graph node
  63     if (Root == 0) Root = ExternalCallingNode;
  64
  65     return false;
  66   }
  67
  68   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  69     AU.setPreservesAll();
  70   }
  71
  72   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
  73     OS << "CallGraph Root is: ";
  74     if (Function *F = getRoot()->getFunction())
  75       OS << F->getName() << "\n";
  76     else {
  77       OS << "<<null function: 0x" << getRoot() << ">>\n";
  78     }
  79
  80     CallGraph::print(OS, 0);
  81   }
  82
  83   virtual void releaseMemory() {
  84     destroy();
  85   }
  86
  87   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
  88   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
  89   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
  90   /// info.
  91   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID PI) {
  92     if (PI == &CallGraph::ID)
  93       return (CallGraph*)this;
  94     return this;
  95   }
  96
  97   CallGraphNode* getExternalCallingNode() const { return ExternalCallingNode; }
  98   CallGraphNode* getCallsExternalNode()   const { return CallsExternalNode; }
  99
 100   // getRoot - Return the root of the call graph, which is either main, or if
 101   // main cannot be found, the external node.
 102   //
 103   CallGraphNode *getRoot()             { return Root; }
 104   const CallGraphNode *getRoot() const { return Root; }
 105
 106 private:
 107   //===---------------------------------------------------------------------
 108   // Implementation of CallGraph construction
 109   //
 110
 111   // addToCallGraph - Add a function to the call graph, and link the node to all
 112   // of the functions that it calls.
 113   //
 114   void addToCallGraph(Function *F) {
 115     CallGraphNode *Node = getOrInsertFunction(F);
 116
 117     // If this function has external linkage, anything could call it.
 118     if (!F->hasLocalLinkage()) {
 119       ExternalCallingNode->addCalledFunction(CallSite(), Node);
 120
 121       // Found the entry point?
 122       if (F->getName() == "main") {
 123         if (Root)    // Found multiple external mains?  Don't pick one.
 124           Root = ExternalCallingNode;
 125         else
 126           Root = Node;          // Found a main, keep track of it!
 127       }
 128     }
 129
 130     // If this function has its address taken, anything could call it.
 131     if (F->hasAddressTaken())
 132       ExternalCallingNode->addCalledFunction(CallSite(), Node);
 133
 134     // If this function is not defined in this translation unit, it could call
 135     // anything.
 136     if (F->isDeclaration() && !F->isIntrinsic())
 137       Node->addCalledFunction(CallSite(), CallsExternalNode);
 138
 139     // Look for calls by this function.
 140     for (Function::iterator BB = F->begin(), BBE = F->end(); BB != BBE; ++BB)
 141       for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), IE = BB->end();
 142            II != IE; ++II) {
 143         CallSite CS(cast<Value>(II));
 144         if (CS) {
 145           const Function *Callee = CS.getCalledFunction();
 146           if (!Callee)
 147             // Indirect calls of intrinsics are not allowed so no need to check.
 148             Node->addCalledFunction(CS, CallsExternalNode);
 149           else if (!Callee->isIntrinsic())
 150             Node->addCalledFunction(CS, getOrInsertFunction(Callee));
 151         }
 152       }
 153   }
 154
 155   //
 156   // destroy - Release memory for the call graph
 157   virtual void destroy() {
 158     /// CallsExternalNode is not in the function map, delete it explicitly.
 159     if (CallsExternalNode) {
 160       CallsExternalNode->allReferencesDropped();
 161       delete CallsExternalNode;
 162       CallsExternalNode = 0;
 163     }
 164     CallGraph::destroy();
 165   }
 166 };
 167
 168 } //End anonymous namespace
 169
 170 INITIALIZE_ANALYSIS_GROUP(CallGraph, "Call Graph", BasicCallGraph)
 171 INITIALIZE_AG_PASS(BasicCallGraph, CallGraph, "basiccg",
 172                    "Basic CallGraph Construction", false, true, true)
 173
 174 char CallGraph::ID = 0;
 175 char BasicCallGraph::ID = 0;
 176
 177 void CallGraph::initialize(Module &M) {
 178   Mod = &M;
 179 }
 180
 181 void CallGraph::destroy() {
 182   if (FunctionMap.empty()) return;
 183
 184   // Reset all node's use counts to zero before deleting them to prevent an
 185   // assertion from firing.
 186 #ifndef NDEBUG
 187   for (FunctionMapTy::iterator I = FunctionMap.begin(), E = FunctionMap.end();
 188        I != E; ++I)
 189     I->second->allReferencesDropped();
 190 #endif
 191
 192   for (FunctionMapTy::iterator I = FunctionMap.begin(), E = FunctionMap.end();
 193       I != E; ++I)
 194     delete I->second;
 195   FunctionMap.clear();
 196 }
 197
 198 void CallGraph::print(raw_ostream &OS, Module*) const {
 199   for (CallGraph::const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 200     I->second->print(OS);
 201 }
 202 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 203 void CallGraph::dump() const {
 204   print(dbgs(), 0);
 205 }
 206 #endif
 207
 208 //===----------------------------------------------------------------------===//
 209 // Implementations of public modification methods
 210 //
 211
 212 // removeFunctionFromModule - Unlink the function from this module, returning
 213 // it.  Because this removes the function from the module, the call graph node
 214 // is destroyed.  This is only valid if the function does not call any other
 215 // functions (ie, there are no edges in it's CGN).  The easiest way to do this
 216 // is to dropAllReferences before calling this.
 217 //
 218 Function *CallGraph::removeFunctionFromModule(CallGraphNode *CGN) {
 219   assert(CGN->empty() && "Cannot remove function from call "
 220          "graph if it references other functions!");
 221   Function *F = CGN->getFunction(); // Get the function for the call graph node
 222   delete CGN;                       // Delete the call graph node for this func
 223   FunctionMap.erase(F);             // Remove the call graph node from the map
 224
 225   Mod->getFunctionList().remove(F);
 226   return F;
 227 }
 228
 229 /// spliceFunction - Replace the function represented by this node by another.
 230 /// This does not rescan the body of the function, so it is suitable when
 231 /// splicing the body of the old function to the new while also updating all
 232 /// callers from old to new.
 233 ///
 234 void CallGraph::spliceFunction(const Function *From, const Function *To) {
 235   assert(FunctionMap.count(From) && "No CallGraphNode for function!");
 236   assert(!FunctionMap.count(To) &&
 237          "Pointing CallGraphNode at a function that already exists");
 238   FunctionMapTy::iterator I = FunctionMap.find(From);
 239   I->second->F = const_cast<Function*>(To);
 240   FunctionMap[To] = I->second;
 241   FunctionMap.erase(I);
 242 }
 243
 244 // getOrInsertFunction - This method is identical to calling operator[], but
 245 // it will insert a new CallGraphNode for the specified function if one does
 246 // not already exist.
 247 CallGraphNode *CallGraph::getOrInsertFunction(const Function *F) {
 248   CallGraphNode *&CGN = FunctionMap[F];
 249   if (CGN) return CGN;
 250
 251   assert((!F || F->getParent() == Mod) && "Function not in current module!");
 252   return CGN = new CallGraphNode(const_cast<Function*>(F));
 253 }
 254
 255 void CallGraphNode::print(raw_ostream &OS) const {
 256   if (Function *F = getFunction())
 257     OS << "Call graph node for function: '" << F->getName() << "'";
 258   else
 259     OS << "Call graph node <<null function>>";
 260
 261   OS << "<<" << this << ">>  #uses=" << getNumReferences() << '\n';
 262
 263   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 264     OS << "  CS<" << I->first << "> calls ";
 265     if (Function *FI = I->second->getFunction())
 266       OS << "function '" << FI->getName() <<"'\n";
 267     else
 268       OS << "external node\n";
 269   }
 270   OS << '\n';
 271 }
 272
 273 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 274 void CallGraphNode::dump() const { print(dbgs()); }
 275 #endif
 276
 277 /// removeCallEdgeFor - This method removes the edge in the node for the
 278 /// specified call site.  Note that this method takes linear time, so it
 279 /// should be used sparingly.
 280 void CallGraphNode::removeCallEdgeFor(CallSite CS) {
 281   for (CalledFunctionsVector::iterator I = CalledFunctions.begin(); ; ++I) {
 282     assert(I != CalledFunctions.end() && "Cannot find callsite to remove!");
 283     if (I->first == CS.getInstruction()) {
 284       I->second->DropRef();
 285       *I = CalledFunctions.back();
 286       CalledFunctions.pop_back();
 287       return;
 288     }
 289   }
 290 }
 291
 292 // removeAnyCallEdgeTo - This method removes any call edges from this node to
 293 // the specified callee function.  This takes more time to execute than
 294 // removeCallEdgeTo, so it should not be used unless necessary.
 295 void CallGraphNode::removeAnyCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee) {
 296   for (unsigned i = 0, e = CalledFunctions.size(); i != e; ++i)
 297     if (CalledFunctions[i].second == Callee) {
 298       Callee->DropRef();
 299       CalledFunctions[i] = CalledFunctions.back();
 300       CalledFunctions.pop_back();
 301       --i; --e;
 302     }
 303 }
 304
 305 /// removeOneAbstractEdgeTo - Remove one edge associated with a null callsite
 306 /// from this node to the specified callee function.
 307 void CallGraphNode::removeOneAbstractEdgeTo(CallGraphNode *Callee) {
 308   for (CalledFunctionsVector::iterator I = CalledFunctions.begin(); ; ++I) {
 309     assert(I != CalledFunctions.end() && "Cannot find callee to remove!");
 310     CallRecord &CR = *I;
 311     if (CR.second == Callee && CR.first == 0) {
 312       Callee->DropRef();
 313       *I = CalledFunctions.back();
 314       CalledFunctions.pop_back();
 315       return;
 316     }
 317   }
 318 }
 319
 320 /// replaceCallEdge - This method replaces the edge in the node for the
 321 /// specified call site with a new one.  Note that this method takes linear
 322 /// time, so it should be used sparingly.
 323 void CallGraphNode::replaceCallEdge(CallSite CS,
 324                                     CallSite NewCS, CallGraphNode *NewNode){
 325   for (CalledFunctionsVector::iterator I = CalledFunctions.begin(); ; ++I) {
 326     assert(I != CalledFunctions.end() && "Cannot find callsite to remove!");
 327     if (I->first == CS.getInstruction()) {
 328       I->second->DropRef();
 329       I->first = NewCS.getInstruction();
 330       I->second = NewNode;
 331       NewNode->AddRef();
 332       return;
 333     }
 334   }
 335 }
 336
 337 // Enuse that users of CallGraph.h also link with this file
 338 DEFINING_FILE_FOR(CallGraph)