lib/Transforms/IPO/FunctionImport.cpp

   1 //===- FunctionImport.cpp - ThinLTO Summary-based Function Import ---------===//
   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 Function import based on summaries.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Transforms/IPO/FunctionImport.h"
  15
  16 #include "llvm/ADT/StringSet.h"
  17 #include "llvm/IR/AutoUpgrade.h"
  18 #include "llvm/IR/DiagnosticPrinter.h"
  19 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  20 #include "llvm/IR/Module.h"
  21 #include "llvm/IRReader/IRReader.h"
  22 #include "llvm/Linker/Linker.h"
  23 #include "llvm/Object/FunctionIndexObjectFile.h"
  24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  27 using namespace llvm;
  28
  29 #define DEBUG_TYPE "function-import"
  30
  31 /// Limit on instruction count of imported functions.
  32 static cl::opt<unsigned> ImportInstrLimit(
  33     "import-instr-limit", cl::init(100), cl::Hidden, cl::value_desc("N"),
  34     cl::desc("Only import functions with less than N instructions"));
  35
  36 // Load lazily a module from \p FileName in \p Context.
  37 static std::unique_ptr<Module> loadFile(const std::string &FileName,
  38                                         LLVMContext &Context) {
  39   SMDiagnostic Err;
  40   DEBUG(dbgs() << "Loading '" << FileName << "'\n");
  41   std::unique_ptr<Module> Result = getLazyIRFileModule(FileName, Err, Context);
  42   if (!Result) {
  43     Err.print("function-import", errs());
  44     return nullptr;
  45   }
  46
  47   Result->materializeMetadata();
  48   UpgradeDebugInfo(*Result);
  49
  50   return Result;
  51 }
  52
  53 // Get a Module for \p FileName from the cache, or load it lazily.
  54 Module &ModuleLazyLoaderCache::operator()(StringRef FileName) {
  55   auto &Module = ModuleMap[FileName];
  56   if (!Module)
  57     Module = loadFile(FileName, Context);
  58   return *Module;
  59 }
  60
  61 /// Walk through the instructions in \p F looking for external
  62 /// calls not already in the \p CalledFunctions set. If any are
  63 /// found they are added to the \p Worklist for importing.
  64 static void findExternalCalls(const Function &F, StringSet<> &CalledFunctions,
  65                               SmallVector<StringRef, 64> &Worklist) {
  66   for (auto &BB : F) {
  67     for (auto &I : BB) {
  68       if (isa<CallInst>(I)) {
  69         DEBUG(dbgs() << "Found a call: '" << I << "'\n");
  70         auto CalledFunction = cast<CallInst>(I).getCalledFunction();
  71         // Insert any new external calls that have not already been
  72         // added to set/worklist.
  73         if (CalledFunction && CalledFunction->hasName() &&
  74             CalledFunction->isDeclaration() &&
  75             !CalledFunctions.count(CalledFunction->getName())) {
  76           CalledFunctions.insert(CalledFunction->getName());
  77           Worklist.push_back(CalledFunction->getName());
  78         }
  79       }
  80     }
  81   }
  82 }
  83
  84 // Automatically import functions in Module \p M based on the summaries index.
  85 //
  86 // The current implementation imports every called functions that exists in the
  87 // summaries index.
  88 bool FunctionImporter::importFunctions(Module &M) {
  89
  90   bool Changed = false;
  91
  92   /// First step is collecting the called external functions.
  93   StringSet<> CalledFunctions;
  94   SmallVector<StringRef, 64> Worklist;
  95   for (auto &F : M) {
  96     if (F.isDeclaration() || F.hasFnAttribute(Attribute::OptimizeNone))
  97       continue;
  98     findExternalCalls(F, CalledFunctions, Worklist);
  99   }
 100
 101   /// Second step: for every call to an external function, try to import it.
 102
 103   // Linker that will be used for importing function
 104   Linker L(M, DiagnosticHandler);
 105
 106   while (!Worklist.empty()) {
 107     auto CalledFunctionName = Worklist.pop_back_val();
 108     DEBUG(dbgs() << "Process import for " << CalledFunctionName << "\n");
 109
 110     // Try to get a summary for this function call.
 111     auto InfoList = Index.findFunctionInfoList(CalledFunctionName);
 112     if (InfoList == Index.end()) {
 113       DEBUG(dbgs() << "No summary for " << CalledFunctionName
 114                    << " Ignoring.\n");
 115       continue;
 116     }
 117     assert(!InfoList->second.empty() && "No summary, error at import?");
 118
 119     // Comdat can have multiple entries, FIXME: what do we do with them?
 120     auto &Info = InfoList->second[0];
 121     assert(Info && "Nullptr in list, error importing summaries?\n");
 122
 123     auto *Summary = Info->functionSummary();
 124     if (!Summary) {
 125       // FIXME: in case we are lazyloading summaries, we can do it now.
 126       DEBUG(dbgs() << "Missing summary for  " << CalledFunctionName
 127                    << ", error at import?\n");
 128       llvm_unreachable("Missing summary");
 129     }
 130
 131     if (Summary->instCount() > ImportInstrLimit) {
 132       DEBUG(dbgs() << "Skip import of " << CalledFunctionName << " with "
 133                    << Summary->instCount() << " instructions (limit "
 134                    << ImportInstrLimit << ")\n");
 135       continue;
 136     }
 137
 138     // Get the module path from the summary.
 139     auto FileName = Summary->modulePath();
 140     DEBUG(dbgs() << "Importing " << CalledFunctionName << " from " << FileName
 141                  << "\n");
 142
 143     // Get the module for the import (potentially from the cache).
 144     auto &Module = getLazyModule(FileName);
 145     assert(&Module.getContext() == &M.getContext());
 146
 147     // The function that we will import!
 148     GlobalValue *SGV = Module.getNamedValue(CalledFunctionName);
 149     StringRef ImportFunctionName = CalledFunctionName;
 150     if (!SGV) {
 151       // Might be local in source Module, promoted/renamed in dest Module M.
 152       std::pair<StringRef, StringRef> Split =
 153           CalledFunctionName.split(".llvm.");
 154       SGV = Module.getNamedValue(Split.first);
 155 #ifndef NDEBUG
 156       // Assert that Split.second is module id
 157       uint64_t ModuleId;
 158       assert(!Split.second.getAsInteger(10, ModuleId));
 159       assert(ModuleId == Index.getModuleId(FileName));
 160 #endif
 161     }
 162     Function *F = dyn_cast<Function>(SGV);
 163     if (!F && isa<GlobalAlias>(SGV)) {
 164       auto *SGA = dyn_cast<GlobalAlias>(SGV);
 165       F = dyn_cast<Function>(SGA->getBaseObject());
 166       ImportFunctionName = F->getName();
 167     }
 168     if (!F) {
 169       errs() << "Can't load function '" << CalledFunctionName << "' in Module '"
 170              << FileName << "', error in the summary?\n";
 171       llvm_unreachable("Can't load function in Module");
 172     }
 173
 174     // We cannot import weak_any functions/aliases without possibly affecting
 175     // the order they are seen and selected by the linker, changing program
 176     // semantics.
 177     if (SGV->hasWeakAnyLinkage()) {
 178       DEBUG(dbgs() << "Ignoring import request for weak-any "
 179                    << (isa<Function>(SGV) ? "function " : "alias ")
 180                    << CalledFunctionName << " from " << FileName << "\n");
 181       continue;
 182     }
 183
 184     // Link in the specified function.
 185     DenseSet<const GlobalValue *> FunctionsToImport;
 186     FunctionsToImport.insert(F);
 187     if (L.linkInModule(Module, Linker::Flags::None, &Index,
 188                        &FunctionsToImport))
 189       report_fatal_error("Function Import: link error");
 190
 191     // Process the newly imported function and add callees to the worklist.
 192     GlobalValue *NewGV = M.getNamedValue(ImportFunctionName);
 193     assert(NewGV);
 194     Function *NewF = dyn_cast<Function>(NewGV);
 195     assert(NewF);
 196     findExternalCalls(*NewF, CalledFunctions, Worklist);
 197
 198     Changed = true;
 199   }
 200
 201   return Changed;
 202 }
 203
 204 /// Summary file to use for function importing when using -function-import from
 205 /// the command line.
 206 static cl::opt<std::string>
 207     SummaryFile("summary-file",
 208                 cl::desc("The summary file to use for function importing."));
 209
 210 static void diagnosticHandler(const DiagnosticInfo &DI) {
 211   raw_ostream &OS = errs();
 212   DiagnosticPrinterRawOStream DP(OS);
 213   DI.print(DP);
 214   OS << '\n';
 215 }
 216
 217 /// Parse the function index out of an IR file and return the function
 218 /// index object if found, or nullptr if not.
 219 static std::unique_ptr<FunctionInfoIndex>
 220 getFunctionIndexForFile(StringRef Path, std::string &Error,
 221                         DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
 222   std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buffer;
 223   ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufferOrErr =
 224       MemoryBuffer::getFile(Path);
 225   if (std::error_code EC = BufferOrErr.getError()) {
 226     Error = EC.message();
 227     return nullptr;
 228   }
 229   Buffer = std::move(BufferOrErr.get());
 230   ErrorOr<std::unique_ptr<object::FunctionIndexObjectFile>> ObjOrErr =
 231       object::FunctionIndexObjectFile::create(Buffer->getMemBufferRef(),
 232                                               DiagnosticHandler);
 233   if (std::error_code EC = ObjOrErr.getError()) {
 234     Error = EC.message();
 235     return nullptr;
 236   }
 237   return (*ObjOrErr)->takeIndex();
 238 }
 239
 240 /// Pass that performs cross-module function import provided a summary file.
 241 class FunctionImportPass : public ModulePass {
 242
 243 public:
 244   /// Pass identification, replacement for typeid
 245   static char ID;
 246
 247   explicit FunctionImportPass() : ModulePass(ID) {}
 248
 249   bool runOnModule(Module &M) override {
 250     if (SummaryFile.empty()) {
 251       report_fatal_error("error: -function-import requires -summary-file\n");
 252     }
 253     std::string Error;
 254     std::unique_ptr<FunctionInfoIndex> Index =
 255         getFunctionIndexForFile(SummaryFile, Error, diagnosticHandler);
 256     if (!Index) {
 257       errs() << "Error loading file '" << SummaryFile << "': " << Error << "\n";
 258       return false;
 259     }
 260
 261     // Perform the import now.
 262     ModuleLazyLoaderCache Loader(M.getContext());
 263     FunctionImporter Importer(*Index, diagnosticHandler,
 264                               [&](StringRef Name)
 265                                   -> Module &{ return Loader(Name); });
 266     return Importer.importFunctions(M);
 267
 268     return false;
 269   }
 270 };
 271
 272 char FunctionImportPass::ID = 0;
 273 INITIALIZE_PASS_BEGIN(FunctionImportPass, "function-import",
 274                       "Summary Based Function Import", false, false)
 275 INITIALIZE_PASS_END(FunctionImportPass, "function-import",
 276                     "Summary Based Function Import", false, false)
 277
 278 namespace llvm {
 279 Pass *createFunctionImportPass() { return new FunctionImportPass(); }
 280 }