lib/Bitcode/Writer/ValueEnumerator.cpp

   1 //===-- ValueEnumerator.cpp - Number values and types for bitcode writer --===//
   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 ValueEnumerator class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "ValueEnumerator.h"
  15 #include "llvm/Constants.h"
  16 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  17 #include "llvm/Module.h"
  18 #include "llvm/TypeSymbolTable.h"
  19 #include "llvm/ValueSymbolTable.h"
  20 #include "llvm/Instructions.h"
  21 #include <algorithm>
  22 using namespace llvm;
  23
  24 static bool isSingleValueType(const std::pair<const llvm::Type*,
  25                               unsigned int> &P) {
  26   return P.first->isSingleValueType();
  27 }
  28
  29 static bool isIntegerValue(const std::pair<const Value*, unsigned> &V) {
  30   return isa<IntegerType>(V.first->getType());
  31 }
  32
  33 static bool CompareByFrequency(const std::pair<const llvm::Type*,
  34                                unsigned int> &P1,
  35                                const std::pair<const llvm::Type*,
  36                                unsigned int> &P2) {
  37   return P1.second > P2.second;
  38 }
  39
  40 /// ValueEnumerator - Enumerate module-level information.
  41 ValueEnumerator::ValueEnumerator(const Module *M) {
  42   InstructionCount = 0;
  43
  44   // Enumerate the global variables.
  45   for (Module::const_global_iterator I = M->global_begin(),
  46          E = M->global_end(); I != E; ++I)
  47     EnumerateValue(I);
  48
  49   // Enumerate the functions.
  50   for (Module::const_iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I) {
  51     EnumerateValue(I);
  52     EnumerateAttributes(cast<Function>(I)->getAttributes());
  53   }
  54
  55   // Enumerate the aliases.
  56   for (Module::const_alias_iterator I = M->alias_begin(), E = M->alias_end();
  57        I != E; ++I)
  58     EnumerateValue(I);
  59
  60   // Remember what is the cutoff between globalvalue's and other constants.
  61   unsigned FirstConstant = Values.size();
  62
  63   // Enumerate the global variable initializers.
  64   for (Module::const_global_iterator I = M->global_begin(),
  65          E = M->global_end(); I != E; ++I)
  66     if (I->hasInitializer())
  67       EnumerateValue(I->getInitializer());
  68
  69   // Enumerate the aliasees.
  70   for (Module::const_alias_iterator I = M->alias_begin(), E = M->alias_end();
  71        I != E; ++I)
  72     EnumerateValue(I->getAliasee());
  73
  74   // Enumerate types used by the type symbol table.
  75   EnumerateTypeSymbolTable(M->getTypeSymbolTable());
  76
  77   // Insert constants and metadata  that are named at module level into the slot
  78   // pool so that the module symbol table can refer to them...
  79   EnumerateValueSymbolTable(M->getValueSymbolTable());
  80   EnumerateMDSymbolTable(M->getMDSymbolTable());
  81
  82   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode*>, 8> MDs;
  83
  84   // Enumerate types used by function bodies and argument lists.
  85   for (Module::const_iterator F = M->begin(), E = M->end(); F != E; ++F) {
  86
  87     for (Function::const_arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
  88          I != E; ++I)
  89       EnumerateType(I->getType());
  90
  91     for (Function::const_iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
  92       for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I!=E;++I){
  93         for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end();
  94              OI != E; ++OI) {
  95           if (MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(*OI))
  96             if (MD->isFunctionLocal())
  97               // These will get enumerated during function-incorporation.
  98               continue;
  99           EnumerateOperandType(*OI);
 100         }
 101         EnumerateType(I->getType());
 102         if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
 103           EnumerateAttributes(CI->getAttributes());
 104         else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 105           EnumerateAttributes(II->getAttributes());
 106
 107         // Enumerate metadata attached with this instruction.
 108         MDs.clear();
 109         I->getAllMetadata(MDs);
 110         for (unsigned i = 0, e = MDs.size(); i != e; ++i)
 111           EnumerateMetadata(MDs[i].second);
 112       }
 113   }
 114
 115   // Optimize constant ordering.
 116   OptimizeConstants(FirstConstant, Values.size());
 117
 118   // Sort the type table by frequency so that most commonly used types are early
 119   // in the table (have low bit-width).
 120   std::stable_sort(Types.begin(), Types.end(), CompareByFrequency);
 121
 122   // Partition the Type ID's so that the single-value types occur before the
 123   // aggregate types.  This allows the aggregate types to be dropped from the
 124   // type table after parsing the global variable initializers.
 125   std::partition(Types.begin(), Types.end(), isSingleValueType);
 126
 127   // Now that we rearranged the type table, rebuild TypeMap.
 128   for (unsigned i = 0, e = Types.size(); i != e; ++i)
 129     TypeMap[Types[i].first] = i+1;
 130 }
 131
 132 unsigned ValueEnumerator::getInstructionID(const Instruction *Inst) const {
 133   InstructionMapType::const_iterator I = InstructionMap.find(Inst);
 134   assert (I != InstructionMap.end() && "Instruction is not mapped!");
 135     return I->second;
 136 }
 137
 138 void ValueEnumerator::setInstructionID(const Instruction *I) {
 139   InstructionMap[I] = InstructionCount++;
 140 }
 141
 142 unsigned ValueEnumerator::getValueID(const Value *V) const {
 143   if (isa<MetadataBase>(V)) {
 144     ValueMapType::const_iterator I = MDValueMap.find(V);
 145     assert(I != MDValueMap.end() && "Value not in slotcalculator!");
 146     return I->second-1;
 147   }
 148
 149   ValueMapType::const_iterator I = ValueMap.find(V);
 150   assert(I != ValueMap.end() && "Value not in slotcalculator!");
 151   return I->second-1;
 152 }
 153
 154 // Optimize constant ordering.
 155 namespace {
 156   struct CstSortPredicate {
 157     ValueEnumerator &VE;
 158     explicit CstSortPredicate(ValueEnumerator &ve) : VE(ve) {}
 159     bool operator()(const std::pair<const Value*, unsigned> &LHS,
 160                     const std::pair<const Value*, unsigned> &RHS) {
 161       // Sort by plane.
 162       if (LHS.first->getType() != RHS.first->getType())
 163         return VE.getTypeID(LHS.first->getType()) <
 164                VE.getTypeID(RHS.first->getType());
 165       // Then by frequency.
 166       return LHS.second > RHS.second;
 167     }
 168   };
 169 }
 170
 171 /// OptimizeConstants - Reorder constant pool for denser encoding.
 172 void ValueEnumerator::OptimizeConstants(unsigned CstStart, unsigned CstEnd) {
 173   if (CstStart == CstEnd || CstStart+1 == CstEnd) return;
 174
 175   CstSortPredicate P(*this);
 176   std::stable_sort(Values.begin()+CstStart, Values.begin()+CstEnd, P);
 177
 178   // Ensure that integer constants are at the start of the constant pool.  This
 179   // is important so that GEP structure indices come before gep constant exprs.
 180   std::partition(Values.begin()+CstStart, Values.begin()+CstEnd,
 181                  isIntegerValue);
 182
 183   // Rebuild the modified portion of ValueMap.
 184   for (; CstStart != CstEnd; ++CstStart)
 185     ValueMap[Values[CstStart].first] = CstStart+1;
 186 }
 187
 188
 189 /// EnumerateTypeSymbolTable - Insert all of the types in the specified symbol
 190 /// table.
 191 void ValueEnumerator::EnumerateTypeSymbolTable(const TypeSymbolTable &TST) {
 192   for (TypeSymbolTable::const_iterator TI = TST.begin(), TE = TST.end();
 193        TI != TE; ++TI)
 194     EnumerateType(TI->second);
 195 }
 196
 197 /// EnumerateValueSymbolTable - Insert all of the values in the specified symbol
 198 /// table into the values table.
 199 void ValueEnumerator::EnumerateValueSymbolTable(const ValueSymbolTable &VST) {
 200   for (ValueSymbolTable::const_iterator VI = VST.begin(), VE = VST.end();
 201        VI != VE; ++VI)
 202     EnumerateValue(VI->getValue());
 203 }
 204
 205 /// EnumerateMDSymbolTable - Insert all of the values in the specified metadata
 206 /// table.
 207 void ValueEnumerator::EnumerateMDSymbolTable(const MDSymbolTable &MST) {
 208   for (MDSymbolTable::const_iterator MI = MST.begin(), ME = MST.end();
 209        MI != ME; ++MI)
 210     EnumerateValue(MI->getValue());
 211 }
 212
 213 void ValueEnumerator::EnumerateNamedMDNode(const NamedMDNode *MD) {
 214   // Check to see if it's already in!
 215   unsigned &MDValueID = MDValueMap[MD];
 216   if (MDValueID) {
 217     // Increment use count.
 218     MDValues[MDValueID-1].second++;
 219     return;
 220   }
 221
 222   // Enumerate the type of this value.
 223   EnumerateType(MD->getType());
 224
 225   for (unsigned i = 0, e = MD->getNumOperands(); i != e; ++i)
 226     if (MDNode *E = MD->getOperand(i))
 227       EnumerateValue(E);
 228   MDValues.push_back(std::make_pair(MD, 1U));
 229   MDValueMap[MD] = Values.size();
 230 }
 231
 232 void ValueEnumerator::EnumerateMetadata(const MetadataBase *MD) {
 233   // Check to see if it's already in!
 234   unsigned &MDValueID = MDValueMap[MD];
 235   if (MDValueID) {
 236     // Increment use count.
 237     MDValues[MDValueID-1].second++;
 238     return;
 239   }
 240
 241   // Enumerate the type of this value.
 242   EnumerateType(MD->getType());
 243
 244   if (const MDNode *N = dyn_cast<MDNode>(MD)) {
 245     MDValues.push_back(std::make_pair(MD, 1U));
 246     MDValueMap[MD] = MDValues.size();
 247     MDValueID = MDValues.size();
 248     for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 249       if (Value *V = N->getOperand(i))
 250         EnumerateValue(V);
 251       else
 252         EnumerateType(Type::getVoidTy(MD->getContext()));
 253     }
 254     return;
 255   }
 256
 257   // Add the value.
 258   assert(isa<MDString>(MD) && "Unknown metadata kind");
 259   MDValues.push_back(std::make_pair(MD, 1U));
 260   MDValueID = MDValues.size();
 261 }
 262
 263 void ValueEnumerator::EnumerateValue(const Value *V) {
 264   assert(!V->getType()->isVoidTy() && "Can't insert void values!");
 265   if (const MetadataBase *MB = dyn_cast<MetadataBase>(V))
 266     return EnumerateMetadata(MB);
 267   else if (const NamedMDNode *NMD = dyn_cast<NamedMDNode>(V))
 268     return EnumerateNamedMDNode(NMD);
 269
 270   // Check to see if it's already in!
 271   unsigned &ValueID = ValueMap[V];
 272   if (ValueID) {
 273     // Increment use count.
 274     Values[ValueID-1].second++;
 275     return;
 276   }
 277
 278   // Enumerate the type of this value.
 279   EnumerateType(V->getType());
 280
 281   if (const Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 282     if (isa<GlobalValue>(C)) {
 283       // Initializers for globals are handled explicitly elsewhere.
 284     } else if (isa<ConstantArray>(C) && cast<ConstantArray>(C)->isString()) {
 285       // Do not enumerate the initializers for an array of simple characters.
 286       // The initializers just polute the value table, and we emit the strings
 287       // specially.
 288     } else if (C->getNumOperands()) {
 289       // If a constant has operands, enumerate them.  This makes sure that if a
 290       // constant has uses (for example an array of const ints), that they are
 291       // inserted also.
 292
 293       // We prefer to enumerate them with values before we enumerate the user
 294       // itself.  This makes it more likely that we can avoid forward references
 295       // in the reader.  We know that there can be no cycles in the constants
 296       // graph that don't go through a global variable.
 297       for (User::const_op_iterator I = C->op_begin(), E = C->op_end();
 298            I != E; ++I)
 299         if (!isa<BasicBlock>(*I)) // Don't enumerate BB operand to BlockAddress.
 300           EnumerateValue(*I);
 301
 302       // Finally, add the value.  Doing this could make the ValueID reference be
 303       // dangling, don't reuse it.
 304       Values.push_back(std::make_pair(V, 1U));
 305       ValueMap[V] = Values.size();
 306       return;
 307     }
 308   }
 309
 310   // Add the value.
 311   Values.push_back(std::make_pair(V, 1U));
 312   ValueID = Values.size();
 313 }
 314
 315
 316 void ValueEnumerator::EnumerateType(const Type *Ty) {
 317   unsigned &TypeID = TypeMap[Ty];
 318
 319   if (TypeID) {
 320     // If we've already seen this type, just increase its occurrence count.
 321     Types[TypeID-1].second++;
 322     return;
 323   }
 324
 325   // First time we saw this type, add it.
 326   Types.push_back(std::make_pair(Ty, 1U));
 327   TypeID = Types.size();
 328
 329   // Enumerate subtypes.
 330   for (Type::subtype_iterator I = Ty->subtype_begin(), E = Ty->subtype_end();
 331        I != E; ++I)
 332     EnumerateType(*I);
 333 }
 334
 335 // Enumerate the types for the specified value.  If the value is a constant,
 336 // walk through it, enumerating the types of the constant.
 337 void ValueEnumerator::EnumerateOperandType(const Value *V) {
 338   EnumerateType(V->getType());
 339
 340   if (const Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 341     // If this constant is already enumerated, ignore it, we know its type must
 342     // be enumerated.
 343     if (ValueMap.count(V)) return;
 344
 345     // This constant may have operands, make sure to enumerate the types in
 346     // them.
 347     for (unsigned i = 0, e = C->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 348       const User *Op = C->getOperand(i);
 349
 350       // Don't enumerate basic blocks here, this happens as operands to
 351       // blockaddress.
 352       if (isa<BasicBlock>(Op)) continue;
 353
 354       EnumerateOperandType(cast<Constant>(Op));
 355     }
 356
 357     if (const MDNode *N = dyn_cast<MDNode>(V)) {
 358       for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i)
 359         if (Value *Elem = N->getOperand(i))
 360           EnumerateOperandType(Elem);
 361     }
 362   } else if (isa<MDString>(V) || isa<MDNode>(V))
 363     EnumerateValue(V);
 364 }
 365
 366 void ValueEnumerator::EnumerateAttributes(const AttrListPtr &PAL) {
 367   if (PAL.isEmpty()) return;  // null is always 0.
 368   // Do a lookup.
 369   unsigned &Entry = AttributeMap[PAL.getRawPointer()];
 370   if (Entry == 0) {
 371     // Never saw this before, add it.
 372     Attributes.push_back(PAL);
 373     Entry = Attributes.size();
 374   }
 375 }
 376
 377
 378 void ValueEnumerator::incorporateFunction(const Function &F) {
 379   NumModuleValues = Values.size();
 380
 381   // Adding function arguments to the value table.
 382   for(Function::const_arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end();
 383       I != E; ++I)
 384     EnumerateValue(I);
 385
 386   FirstFuncConstantID = Values.size();
 387
 388   // Add all function-level constants to the value table.
 389   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 390     for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I!=E; ++I)
 391       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end();
 392            OI != E; ++OI) {
 393         if ((isa<Constant>(*OI) && !isa<GlobalValue>(*OI)) ||
 394             isa<InlineAsm>(*OI))
 395           EnumerateValue(*OI);
 396       }
 397     BasicBlocks.push_back(BB);
 398     ValueMap[BB] = BasicBlocks.size();
 399   }
 400
 401   // Optimize the constant layout.
 402   OptimizeConstants(FirstFuncConstantID, Values.size());
 403
 404   // Add the function's parameter attributes so they are available for use in
 405   // the function's instruction.
 406   EnumerateAttributes(F.getAttributes());
 407
 408   FirstInstID = Values.size();
 409
 410   // Add all of the instructions.
 411   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 412     for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I!=E; ++I) {
 413       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end();
 414            OI != E; ++OI) {
 415         if (MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(*OI))
 416           if (!MD->isFunctionLocal())
 417               // These were already enumerated during ValueEnumerator creation.
 418               continue;
 419         EnumerateOperandType(*OI);
 420       }
 421       if (!I->getType()->isVoidTy())
 422         EnumerateValue(I);
 423     }
 424   }
 425 }
 426
 427 void ValueEnumerator::purgeFunction() {
 428   /// Remove purged values from the ValueMap.
 429   for (unsigned i = NumModuleValues, e = Values.size(); i != e; ++i)
 430     ValueMap.erase(Values[i].first);
 431   for (unsigned i = 0, e = BasicBlocks.size(); i != e; ++i)
 432     ValueMap.erase(BasicBlocks[i]);
 433
 434   Values.resize(NumModuleValues);
 435   BasicBlocks.clear();
 436 }
 437
 438 static void IncorporateFunctionInfoGlobalBBIDs(const Function *F,
 439                                  DenseMap<const BasicBlock*, unsigned> &IDMap) {
 440   unsigned Counter = 0;
 441   for (Function::const_iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
 442     IDMap[BB] = ++Counter;
 443 }
 444
 445 /// getGlobalBasicBlockID - This returns the function-specific ID for the
 446 /// specified basic block.  This is relatively expensive information, so it
 447 /// should only be used by rare constructs such as address-of-label.
 448 unsigned ValueEnumerator::getGlobalBasicBlockID(const BasicBlock *BB) const {
 449   unsigned &Idx = GlobalBasicBlockIDs[BB];
 450   if (Idx != 0)
 451     return Idx-1;
 452
 453   IncorporateFunctionInfoGlobalBBIDs(BB->getParent(), GlobalBasicBlockIDs);
 454   return getGlobalBasicBlockID(BB);
 455 }
 456