lib/CodeGen/Analysis.cpp

   1 //===-- Analysis.cpp - CodeGen LLVM IR Analysis Utilities -----------------===//
   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 several CodeGen-specific LLVM IR analysis utilties.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/CodeGen/Analysis.h"
  15 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  16 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  17 #include "llvm/Function.h"
  18 #include "llvm/Instructions.h"
  19 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  20 #include "llvm/LLVMContext.h"
  21 #include "llvm/Module.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  28 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 /// ComputeLinearIndex - Given an LLVM IR aggregate type and a sequence
  32 /// of insertvalue or extractvalue indices that identify a member, return
  33 /// the linearized index of the start of the member.
  34 ///
  35 unsigned llvm::ComputeLinearIndex(Type *Ty,
  36                                   const unsigned *Indices,
  37                                   const unsigned *IndicesEnd,
  38                                   unsigned CurIndex) {
  39   // Base case: We're done.
  40   if (Indices && Indices == IndicesEnd)
  41     return CurIndex;
  42
  43   // Given a struct type, recursively traverse the elements.
  44   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
  45     for (StructType::element_iterator EB = STy->element_begin(),
  46                                       EI = EB,
  47                                       EE = STy->element_end();
  48         EI != EE; ++EI) {
  49       if (Indices && *Indices == unsigned(EI - EB))
  50         return ComputeLinearIndex(*EI, Indices+1, IndicesEnd, CurIndex);
  51       CurIndex = ComputeLinearIndex(*EI, 0, 0, CurIndex);
  52     }
  53     return CurIndex;
  54   }
  55   // Given an array type, recursively traverse the elements.
  56   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
  57     Type *EltTy = ATy->getElementType();
  58     for (unsigned i = 0, e = ATy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  59       if (Indices && *Indices == i)
  60         return ComputeLinearIndex(EltTy, Indices+1, IndicesEnd, CurIndex);
  61       CurIndex = ComputeLinearIndex(EltTy, 0, 0, CurIndex);
  62     }
  63     return CurIndex;
  64   }
  65   // We haven't found the type we're looking for, so keep searching.
  66   return CurIndex + 1;
  67 }
  68
  69 /// ComputeValueVTs - Given an LLVM IR type, compute a sequence of
  70 /// EVTs that represent all the individual underlying
  71 /// non-aggregate types that comprise it.
  72 ///
  73 /// If Offsets is non-null, it points to a vector to be filled in
  74 /// with the in-memory offsets of each of the individual values.
  75 ///
  76 void llvm::ComputeValueVTs(const TargetLowering &TLI, Type *Ty,
  77                            SmallVectorImpl<EVT> &ValueVTs,
  78                            SmallVectorImpl<uint64_t> *Offsets,
  79                            uint64_t StartingOffset) {
  80   // Given a struct type, recursively traverse the elements.
  81   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
  82     const StructLayout *SL = TLI.getTargetData()->getStructLayout(STy);
  83     for (StructType::element_iterator EB = STy->element_begin(),
  84                                       EI = EB,
  85                                       EE = STy->element_end();
  86          EI != EE; ++EI)
  87       ComputeValueVTs(TLI, *EI, ValueVTs, Offsets,
  88                       StartingOffset + SL->getElementOffset(EI - EB));
  89     return;
  90   }
  91   // Given an array type, recursively traverse the elements.
  92   if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
  93     Type *EltTy = ATy->getElementType();
  94     uint64_t EltSize = TLI.getTargetData()->getTypeAllocSize(EltTy);
  95     for (unsigned i = 0, e = ATy->getNumElements(); i != e; ++i)
  96       ComputeValueVTs(TLI, EltTy, ValueVTs, Offsets,
  97                       StartingOffset + i * EltSize);
  98     return;
  99   }
 100   // Interpret void as zero return values.
 101   if (Ty->isVoidTy())
 102     return;
 103   // Base case: we can get an EVT for this LLVM IR type.
 104   ValueVTs.push_back(TLI.getValueType(Ty));
 105   if (Offsets)
 106     Offsets->push_back(StartingOffset);
 107 }
 108
 109 /// ExtractTypeInfo - Returns the type info, possibly bitcast, encoded in V.
 110 GlobalVariable *llvm::ExtractTypeInfo(Value *V) {
 111   V = V->stripPointerCasts();
 112   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
 113
 114   if (GV && GV->getName() == "llvm.eh.catch.all.value") {
 115     assert(GV->hasInitializer() &&
 116            "The EH catch-all value must have an initializer");
 117     Value *Init = GV->getInitializer();
 118     GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Init);
 119     if (!GV) V = cast<ConstantPointerNull>(Init);
 120   }
 121
 122   assert((GV || isa<ConstantPointerNull>(V)) &&
 123          "TypeInfo must be a global variable or NULL");
 124   return GV;
 125 }
 126
 127 /// hasInlineAsmMemConstraint - Return true if the inline asm instruction being
 128 /// processed uses a memory 'm' constraint.
 129 bool
 130 llvm::hasInlineAsmMemConstraint(InlineAsm::ConstraintInfoVector &CInfos,
 131                                 const TargetLowering &TLI) {
 132   for (unsigned i = 0, e = CInfos.size(); i != e; ++i) {
 133     InlineAsm::ConstraintInfo &CI = CInfos[i];
 134     for (unsigned j = 0, ee = CI.Codes.size(); j != ee; ++j) {
 135       TargetLowering::ConstraintType CType = TLI.getConstraintType(CI.Codes[j]);
 136       if (CType == TargetLowering::C_Memory)
 137         return true;
 138     }
 139
 140     // Indirect operand accesses access memory.
 141     if (CI.isIndirect)
 142       return true;
 143   }
 144
 145   return false;
 146 }
 147
 148 /// getFCmpCondCode - Return the ISD condition code corresponding to
 149 /// the given LLVM IR floating-point condition code.  This includes
 150 /// consideration of global floating-point math flags.
 151 ///
 152 ISD::CondCode llvm::getFCmpCondCode(FCmpInst::Predicate Pred) {
 153   switch (Pred) {
 154   case FCmpInst::FCMP_FALSE: return ISD::SETFALSE;
 155   case FCmpInst::FCMP_OEQ:   return ISD::SETOEQ;
 156   case FCmpInst::FCMP_OGT:   return ISD::SETOGT;
 157   case FCmpInst::FCMP_OGE:   return ISD::SETOGE;
 158   case FCmpInst::FCMP_OLT:   return ISD::SETOLT;
 159   case FCmpInst::FCMP_OLE:   return ISD::SETOLE;
 160   case FCmpInst::FCMP_ONE:   return ISD::SETONE;
 161   case FCmpInst::FCMP_ORD:   return ISD::SETO;
 162   case FCmpInst::FCMP_UNO:   return ISD::SETUO;
 163   case FCmpInst::FCMP_UEQ:   return ISD::SETUEQ;
 164   case FCmpInst::FCMP_UGT:   return ISD::SETUGT;
 165   case FCmpInst::FCMP_UGE:   return ISD::SETUGE;
 166   case FCmpInst::FCMP_ULT:   return ISD::SETULT;
 167   case FCmpInst::FCMP_ULE:   return ISD::SETULE;
 168   case FCmpInst::FCMP_UNE:   return ISD::SETUNE;
 169   case FCmpInst::FCMP_TRUE:  return ISD::SETTRUE;
 170   default: llvm_unreachable("Invalid FCmp predicate opcode!");
 171   }
 172 }
 173
 174 ISD::CondCode llvm::getFCmpCodeWithoutNaN(ISD::CondCode CC) {
 175   switch (CC) {
 176     case ISD::SETOEQ: case ISD::SETUEQ: return ISD::SETEQ;
 177     case ISD::SETONE: case ISD::SETUNE: return ISD::SETNE;
 178     case ISD::SETOLT: case ISD::SETULT: return ISD::SETLT;
 179     case ISD::SETOLE: case ISD::SETULE: return ISD::SETLE;
 180     case ISD::SETOGT: case ISD::SETUGT: return ISD::SETGT;
 181     case ISD::SETOGE: case ISD::SETUGE: return ISD::SETGE;
 182     default: return CC;
 183   }
 184 }
 185
 186 /// getICmpCondCode - Return the ISD condition code corresponding to
 187 /// the given LLVM IR integer condition code.
 188 ///
 189 ISD::CondCode llvm::getICmpCondCode(ICmpInst::Predicate Pred) {
 190   switch (Pred) {
 191   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return ISD::SETEQ;
 192   case ICmpInst::ICMP_NE:  return ISD::SETNE;
 193   case ICmpInst::ICMP_SLE: return ISD::SETLE;
 194   case ICmpInst::ICMP_ULE: return ISD::SETULE;
 195   case ICmpInst::ICMP_SGE: return ISD::SETGE;
 196   case ICmpInst::ICMP_UGE: return ISD::SETUGE;
 197   case ICmpInst::ICMP_SLT: return ISD::SETLT;
 198   case ICmpInst::ICMP_ULT: return ISD::SETULT;
 199   case ICmpInst::ICMP_SGT: return ISD::SETGT;
 200   case ICmpInst::ICMP_UGT: return ISD::SETUGT;
 201   default:
 202     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate opcode!");
 203   }
 204 }
 205
 206
 207 /// getNoopInput - If V is a noop (i.e., lowers to no machine code), look
 208 /// through it (and any transitive noop operands to it) and return its input
 209 /// value.  This is used to determine if a tail call can be formed.
 210 ///
 211 static const Value *getNoopInput(const Value *V, const TargetLowering &TLI) {
 212   // If V is not an instruction, it can't be looked through.
 213   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 214   if (I == 0 || !I->hasOneUse() || I->getNumOperands() == 0) return V;
 215
 216   Value *Op = I->getOperand(0);
 217
 218   // Look through truly no-op truncates.
 219   if (isa<TruncInst>(I) &&
 220       TLI.isTruncateFree(I->getOperand(0)->getType(), I->getType()))
 221     return getNoopInput(I->getOperand(0), TLI);
 222
 223   // Look through truly no-op bitcasts.
 224   if (isa<BitCastInst>(I)) {
 225     // No type change at all.
 226     if (Op->getType() == I->getType())
 227       return getNoopInput(Op, TLI);
 228
 229     // Pointer to pointer cast.
 230     if (Op->getType()->isPointerTy() && I->getType()->isPointerTy())
 231       return getNoopInput(Op, TLI);
 232
 233     if (isa<VectorType>(Op->getType()) && isa<VectorType>(I->getType()) &&
 234         TLI.isTypeLegal(EVT::getEVT(Op->getType())) &&
 235         TLI.isTypeLegal(EVT::getEVT(I->getType())))
 236       return getNoopInput(Op, TLI);
 237   }
 238
 239   // Look through inttoptr.
 240   if (isa<IntToPtrInst>(I) && !isa<VectorType>(I->getType())) {
 241     // Make sure this isn't a truncating or extending cast.  We could support
 242     // this eventually, but don't bother for now.
 243     if (TLI.getPointerTy().getSizeInBits() ==
 244           cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth())
 245       return getNoopInput(Op, TLI);
 246   }
 247
 248   // Look through ptrtoint.
 249   if (isa<PtrToIntInst>(I) && !isa<VectorType>(I->getType())) {
 250     // Make sure this isn't a truncating or extending cast.  We could support
 251     // this eventually, but don't bother for now.
 252     if (TLI.getPointerTy().getSizeInBits() ==
 253         cast<IntegerType>(I->getType())->getBitWidth())
 254       return getNoopInput(Op, TLI);
 255   }
 256
 257
 258   // Otherwise it's not something we can look through.
 259   return V;
 260 }
 261
 262
 263 /// Test if the given instruction is in a position to be optimized
 264 /// with a tail-call. This roughly means that it's in a block with
 265 /// a return and there's nothing that needs to be scheduled
 266 /// between it and the return.
 267 ///
 268 /// This function only tests target-independent requirements.
 269 bool llvm::isInTailCallPosition(ImmutableCallSite CS, Attributes CalleeRetAttr,
 270                                 const TargetLowering &TLI) {
 271   const Instruction *I = CS.getInstruction();
 272   const BasicBlock *ExitBB = I->getParent();
 273   const TerminatorInst *Term = ExitBB->getTerminator();
 274   const ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Term);
 275
 276   // The block must end in a return statement or unreachable.
 277   //
 278   // FIXME: Decline tailcall if it's not guaranteed and if the block ends in
 279   // an unreachable, for now. The way tailcall optimization is currently
 280   // implemented means it will add an epilogue followed by a jump. That is
 281   // not profitable. Also, if the callee is a special function (e.g.
 282   // longjmp on x86), it can end up causing miscompilation that has not
 283   // been fully understood.
 284   if (!Ret &&
 285       (!TLI.getTargetMachine().Options.GuaranteedTailCallOpt ||
 286        !isa<UnreachableInst>(Term)))
 287     return false;
 288
 289   // If I will have a chain, make sure no other instruction that will have a
 290   // chain interposes between I and the return.
 291   if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory() ||
 292       !isSafeToSpeculativelyExecute(I))
 293     for (BasicBlock::const_iterator BBI = prior(prior(ExitBB->end())); ;
 294          --BBI) {
 295       if (&*BBI == I)
 296         break;
 297       // Debug info intrinsics do not get in the way of tail call optimization.
 298       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
 299         continue;
 300       if (BBI->mayHaveSideEffects() || BBI->mayReadFromMemory() ||
 301           !isSafeToSpeculativelyExecute(BBI))
 302         return false;
 303     }
 304
 305   // If the block ends with a void return or unreachable, it doesn't matter
 306   // what the call's return type is.
 307   if (!Ret || Ret->getNumOperands() == 0) return true;
 308
 309   // If the return value is undef, it doesn't matter what the call's
 310   // return type is.
 311   if (isa<UndefValue>(Ret->getOperand(0))) return true;
 312
 313   // Conservatively require the attributes of the call to match those of
 314   // the return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 315   const Function *F = ExitBB->getParent();
 316   Attributes CallerRetAttr = F->getAttributes().getRetAttributes();
 317   if ((CalleeRetAttr ^ CallerRetAttr) & ~Attribute::NoAlias)
 318     return false;
 319
 320   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 321   if ((CallerRetAttr & Attribute::ZExt) || (CallerRetAttr & Attribute::SExt))
 322     return false;
 323
 324   // Otherwise, make sure the unmodified return value of I is the return value.
 325   return getNoopInput(Ret->getOperand(0), TLI) == I;
 326 }
 327
 328 bool llvm::isInTailCallPosition(SelectionDAG &DAG, SDNode *Node,
 329                                 SDValue &Chain, const TargetLowering &TLI) {
 330   const Function *F = DAG.getMachineFunction().getFunction();
 331
 332   // Conservatively require the attributes of the call to match those of
 333   // the return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 334   Attributes CallerRetAttr = F->getAttributes().getRetAttributes();
 335   if (CallerRetAttr & ~Attribute::NoAlias)
 336     return false;
 337
 338   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 339   if ((CallerRetAttr & Attribute::ZExt) || (CallerRetAttr & Attribute::SExt))
 340     return false;
 341
 342   // Check if the only use is a function return node.
 343   return TLI.isUsedByReturnOnly(Node, Chain);
 344 }