lib/Transforms/IPO/LoopExtractor.cpp

   1 //===- LoopExtractor.cpp - Extract each loop into a new function ----------===//
   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 // A pass wrapper around the ExtractLoop() scalar transformation to extract each
  11 // top-level loop into its own new function. If the loop is the ONLY loop in a
  12 // given function, it is not touched. This is a pass most useful for debugging
  13 // via bugpoint.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "loop-extract"
  18 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  19 #include "llvm/Instructions.h"
  20 #include "llvm/Module.h"
  21 #include "llvm/Pass.h"
  22 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  23 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
  24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  25 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  26 #include "llvm/Transforms/Utils/FunctionUtils.h"
  27 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  28 #include <fstream>
  29 #include <set>
  30 using namespace llvm;
  31
  32 STATISTIC(NumExtracted, "Number of loops extracted");
  33
  34 namespace {
  35   struct LoopExtractor : public LoopPass {
  36     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  37     unsigned NumLoops;
  38
  39     explicit LoopExtractor(unsigned numLoops = ~0)
  40       : LoopPass(&ID), NumLoops(numLoops) {}
  41
  42     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
  43
  44     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  45       AU.addRequiredID(BreakCriticalEdgesID);
  46       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
  47       AU.addRequired<DominatorTree>();
  48     }
  49   };
  50 }
  51
  52 char LoopExtractor::ID = 0;
  53 INITIALIZE_PASS(LoopExtractor, "loop-extract",
  54                 "Extract loops into new functions", false, false);
  55
  56 namespace {
  57   /// SingleLoopExtractor - For bugpoint.
  58   struct SingleLoopExtractor : public LoopExtractor {
  59     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  60     SingleLoopExtractor() : LoopExtractor(1) {}
  61   };
  62 } // End anonymous namespace
  63
  64 char SingleLoopExtractor::ID = 0;
  65 INITIALIZE_PASS(SingleLoopExtractor, "loop-extract-single",
  66                 "Extract at most one loop into a new function", false, false);
  67
  68 // createLoopExtractorPass - This pass extracts all natural loops from the
  69 // program into a function if it can.
  70 //
  71 Pass *llvm::createLoopExtractorPass() { return new LoopExtractor(); }
  72
  73 bool LoopExtractor::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
  74   // Only visit top-level loops.
  75   if (L->getParentLoop())
  76     return false;
  77
  78   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble.
  79   if (!L->isLoopSimplifyForm())
  80     return false;
  81
  82   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
  83   bool Changed = false;
  84
  85   // If there is more than one top-level loop in this function, extract all of
  86   // the loops. Otherwise there is exactly one top-level loop; in this case if
  87   // this function is more than a minimal wrapper around the loop, extract
  88   // the loop.
  89   bool ShouldExtractLoop = false;
  90
  91   // Extract the loop if the entry block doesn't branch to the loop header.
  92   TerminatorInst *EntryTI =
  93     L->getHeader()->getParent()->getEntryBlock().getTerminator();
  94   if (!isa<BranchInst>(EntryTI) ||
  95       !cast<BranchInst>(EntryTI)->isUnconditional() ||
  96       EntryTI->getSuccessor(0) != L->getHeader())
  97     ShouldExtractLoop = true;
  98   else {
  99     // Check to see if any exits from the loop are more than just return
 100     // blocks.
 101     SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
 102     L->getExitBlocks(ExitBlocks);
 103     for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
 104       if (!isa<ReturnInst>(ExitBlocks[i]->getTerminator())) {
 105         ShouldExtractLoop = true;
 106         break;
 107       }
 108   }
 109   if (ShouldExtractLoop) {
 110     if (NumLoops == 0) return Changed;
 111     --NumLoops;
 112     if (ExtractLoop(DT, L) != 0) {
 113       Changed = true;
 114       // After extraction, the loop is replaced by a function call, so
 115       // we shouldn't try to run any more loop passes on it.
 116       LPM.deleteLoopFromQueue(L);
 117     }
 118     ++NumExtracted;
 119   }
 120
 121   return Changed;
 122 }
 123
 124 // createSingleLoopExtractorPass - This pass extracts one natural loop from the
 125 // program into a function if it can.  This is used by bugpoint.
 126 //
 127 Pass *llvm::createSingleLoopExtractorPass() {
 128   return new SingleLoopExtractor();
 129 }
 130
 131
 132 // BlockFile - A file which contains a list of blocks that should not be
 133 // extracted.
 134 static cl::opt<std::string>
 135 BlockFile("extract-blocks-file", cl::value_desc("filename"),
 136           cl::desc("A file containing list of basic blocks to not extract"),
 137           cl::Hidden);
 138
 139 namespace {
 140   /// BlockExtractorPass - This pass is used by bugpoint to extract all blocks
 141   /// from the module into their own functions except for those specified by the
 142   /// BlocksToNotExtract list.
 143   class BlockExtractorPass : public ModulePass {
 144     void LoadFile(const char *Filename);
 145
 146     std::vector<BasicBlock*> BlocksToNotExtract;
 147     std::vector<std::pair<std::string, std::string> > BlocksToNotExtractByName;
 148   public:
 149     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 150     explicit BlockExtractorPass(const std::vector<BasicBlock*> &B)
 151       : ModulePass(&ID), BlocksToNotExtract(B) {
 152       if (!BlockFile.empty())
 153         LoadFile(BlockFile.c_str());
 154     }
 155     BlockExtractorPass() : ModulePass(&ID) {}
 156
 157     bool runOnModule(Module &M);
 158   };
 159 }
 160
 161 char BlockExtractorPass::ID = 0;
 162 INITIALIZE_PASS(BlockExtractorPass, "extract-blocks",
 163                 "Extract Basic Blocks From Module (for bugpoint use)",
 164                 false, false);
 165
 166 // createBlockExtractorPass - This pass extracts all blocks (except those
 167 // specified in the argument list) from the functions in the module.
 168 //
 169 ModulePass *llvm::createBlockExtractorPass(const std::vector<BasicBlock*> &BTNE)
 170 {
 171   return new BlockExtractorPass(BTNE);
 172 }
 173
 174 void BlockExtractorPass::LoadFile(const char *Filename) {
 175   // Load the BlockFile...
 176   std::ifstream In(Filename);
 177   if (!In.good()) {
 178     errs() << "WARNING: BlockExtractor couldn't load file '" << Filename
 179            << "'!\n";
 180     return;
 181   }
 182   while (In) {
 183     std::string FunctionName, BlockName;
 184     In >> FunctionName;
 185     In >> BlockName;
 186     if (!BlockName.empty())
 187       BlocksToNotExtractByName.push_back(
 188           std::make_pair(FunctionName, BlockName));
 189   }
 190 }
 191
 192 bool BlockExtractorPass::runOnModule(Module &M) {
 193   std::set<BasicBlock*> TranslatedBlocksToNotExtract;
 194   for (unsigned i = 0, e = BlocksToNotExtract.size(); i != e; ++i) {
 195     BasicBlock *BB = BlocksToNotExtract[i];
 196     Function *F = BB->getParent();
 197
 198     // Map the corresponding function in this module.
 199     Function *MF = M.getFunction(F->getName());
 200     assert(MF->getFunctionType() == F->getFunctionType() && "Wrong function?");
 201
 202     // Figure out which index the basic block is in its function.
 203     Function::iterator BBI = MF->begin();
 204     std::advance(BBI, std::distance(F->begin(), Function::iterator(BB)));
 205     TranslatedBlocksToNotExtract.insert(BBI);
 206   }
 207
 208   while (!BlocksToNotExtractByName.empty()) {
 209     // There's no way to find BBs by name without looking at every BB inside
 210     // every Function. Fortunately, this is always empty except when used by
 211     // bugpoint in which case correctness is more important than performance.
 212
 213     std::string &FuncName  = BlocksToNotExtractByName.back().first;
 214     std::string &BlockName = BlocksToNotExtractByName.back().second;
 215
 216     for (Module::iterator FI = M.begin(), FE = M.end(); FI != FE; ++FI) {
 217       Function &F = *FI;
 218       if (F.getName() != FuncName) continue;
 219
 220       for (Function::iterator BI = F.begin(), BE = F.end(); BI != BE; ++BI) {
 221         BasicBlock &BB = *BI;
 222         if (BB.getName() != BlockName) continue;
 223
 224         TranslatedBlocksToNotExtract.insert(BI);
 225       }
 226     }
 227
 228     BlocksToNotExtractByName.pop_back();
 229   }
 230
 231   // Now that we know which blocks to not extract, figure out which ones we WANT
 232   // to extract.
 233   std::vector<BasicBlock*> BlocksToExtract;
 234   for (Module::iterator F = M.begin(), E = M.end(); F != E; ++F)
 235     for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
 236       if (!TranslatedBlocksToNotExtract.count(BB))
 237         BlocksToExtract.push_back(BB);
 238
 239   for (unsigned i = 0, e = BlocksToExtract.size(); i != e; ++i)
 240     ExtractBasicBlock(BlocksToExtract[i]);
 241
 242   return !BlocksToExtract.empty();
 243 }