lib/Transforms/IPO/RaiseAllocations.cpp

   1 //===- RaiseAllocations.cpp - Convert @malloc & @free calls to insts ------===//
   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 the RaiseAllocations pass which convert malloc and free
  11 // calls to malloc and free instructions.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "raiseallocs"
  16 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  17 #include "llvm/Constants.h"
  18 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  19 #include "llvm/LLVMContext.h"
  20 #include "llvm/Module.h"
  21 #include "llvm/Instructions.h"
  22 #include "llvm/Pass.h"
  23 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  24 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  26 #include <algorithm>
  27 using namespace llvm;
  28
  29 STATISTIC(NumRaised, "Number of allocations raised");
  30
  31 namespace {
  32   // RaiseAllocations - Turn @malloc and @free calls into the appropriate
  33   // instruction.
  34   //
  35   class VISIBILITY_HIDDEN RaiseAllocations : public ModulePass {
  36     Function *MallocFunc;   // Functions in the module we are processing
  37     Function *FreeFunc;     // Initialized by doPassInitializationVirt
  38   public:
  39     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  40     RaiseAllocations()
  41       : ModulePass(&ID), MallocFunc(0), FreeFunc(0) {}
  42
  43     // doPassInitialization - For the raise allocations pass, this finds a
  44     // declaration for malloc and free if they exist.
  45     //
  46     void doInitialization(Module &M);
  47
  48     // run - This method does the actual work of converting instructions over.
  49     //
  50     bool runOnModule(Module &M);
  51   };
  52 }  // end anonymous namespace
  53
  54 char RaiseAllocations::ID = 0;
  55 static RegisterPass<RaiseAllocations>
  56 X("raiseallocs", "Raise allocations from calls to instructions");
  57
  58 // createRaiseAllocationsPass - The interface to this file...
  59 ModulePass *llvm::createRaiseAllocationsPass() {
  60   return new RaiseAllocations();
  61 }
  62
  63
  64 // If the module has a symbol table, they might be referring to the malloc and
  65 // free functions.  If this is the case, grab the method pointers that the
  66 // module is using.
  67 //
  68 // Lookup @malloc and @free in the symbol table, for later use.  If they don't
  69 // exist, or are not external, we do not worry about converting calls to that
  70 // function into the appropriate instruction.
  71 //
  72 void RaiseAllocations::doInitialization(Module &M) {
  73
  74   // Get Malloc and free prototypes if they exist!
  75   MallocFunc = M.getFunction("malloc");
  76   if (MallocFunc) {
  77     const FunctionType* TyWeHave = MallocFunc->getFunctionType();
  78
  79     // Get the expected prototype for malloc
  80     const FunctionType *Malloc1Type =
  81       Context->getFunctionType(Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty),
  82                       std::vector<const Type*>(1, Type::Int64Ty), false);
  83
  84     // Chck to see if we got the expected malloc
  85     if (TyWeHave != Malloc1Type) {
  86       // Check to see if the prototype is wrong, giving us i8*(i32) * malloc
  87       // This handles the common declaration of: 'void *malloc(unsigned);'
  88       const FunctionType *Malloc2Type =
  89         Context->getFunctionType(Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty),
  90                           std::vector<const Type*>(1, Type::Int32Ty), false);
  91       if (TyWeHave != Malloc2Type) {
  92         // Check to see if the prototype is missing, giving us
  93         // i8*(...) * malloc
  94         // This handles the common declaration of: 'void *malloc();'
  95         const FunctionType *Malloc3Type =
  96           Context->getFunctionType(Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty),
  97                                     true);
  98         if (TyWeHave != Malloc3Type)
  99           // Give up
 100           MallocFunc = 0;
 101       }
 102     }
 103   }
 104
 105   FreeFunc = M.getFunction("free");
 106   if (FreeFunc) {
 107     const FunctionType* TyWeHave = FreeFunc->getFunctionType();
 108
 109     // Get the expected prototype for void free(i8*)
 110     const FunctionType *Free1Type = Context->getFunctionType(Type::VoidTy,
 111       std::vector<const Type*>(1, Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty)),
 112                                false);
 113
 114     if (TyWeHave != Free1Type) {
 115       // Check to see if the prototype was forgotten, giving us
 116       // void (...) * free
 117       // This handles the common forward declaration of: 'void free();'
 118       const FunctionType* Free2Type = Context->getFunctionType(Type::VoidTy,
 119                                                                true);
 120
 121       if (TyWeHave != Free2Type) {
 122         // One last try, check to see if we can find free as
 123         // int (...)* free.  This handles the case where NOTHING was declared.
 124         const FunctionType* Free3Type = Context->getFunctionType(Type::Int32Ty,
 125                                                                  true);
 126
 127         if (TyWeHave != Free3Type) {
 128           // Give up.
 129           FreeFunc = 0;
 130         }
 131       }
 132     }
 133   }
 134
 135   // Don't mess with locally defined versions of these functions...
 136   if (MallocFunc && !MallocFunc->isDeclaration()) MallocFunc = 0;
 137   if (FreeFunc && !FreeFunc->isDeclaration())     FreeFunc = 0;
 138 }
 139
 140 // run - Transform calls into instructions...
 141 //
 142 bool RaiseAllocations::runOnModule(Module &M) {
 143   // Find the malloc/free prototypes...
 144   doInitialization(M);
 145
 146   bool Changed = false;
 147
 148   // First, process all of the malloc calls...
 149   if (MallocFunc) {
 150     std::vector<User*> Users(MallocFunc->use_begin(), MallocFunc->use_end());
 151     std::vector<Value*> EqPointers;   // Values equal to MallocFunc
 152     while (!Users.empty()) {
 153       User *U = Users.back();
 154       Users.pop_back();
 155
 156       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
 157         CallSite CS = CallSite::get(I);
 158         if (CS.getInstruction() && !CS.arg_empty() &&
 159             (CS.getCalledFunction() == MallocFunc ||
 160              std::find(EqPointers.begin(), EqPointers.end(),
 161                        CS.getCalledValue()) != EqPointers.end())) {
 162
 163           Value *Source = *CS.arg_begin();
 164
 165           // If no prototype was provided for malloc, we may need to cast the
 166           // source size.
 167           if (Source->getType() != Type::Int32Ty)
 168             Source =
 169               CastInst::CreateIntegerCast(Source, Type::Int32Ty, false/*ZExt*/,
 170                                           "MallocAmtCast", I);
 171
 172           MallocInst *MI = new MallocInst(*Context, Type::Int8Ty,
 173                                           Source, "", I);
 174           MI->takeName(I);
 175           I->replaceAllUsesWith(MI);
 176
 177           // If the old instruction was an invoke, add an unconditional branch
 178           // before the invoke, which will become the new terminator.
 179           if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 180             BranchInst::Create(II->getNormalDest(), I);
 181
 182           // Delete the old call site
 183           I->eraseFromParent();
 184           Changed = true;
 185           ++NumRaised;
 186         }
 187       } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U)) {
 188         Users.insert(Users.end(), GV->use_begin(), GV->use_end());
 189         EqPointers.push_back(GV);
 190       } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
 191         if (CE->isCast()) {
 192           Users.insert(Users.end(), CE->use_begin(), CE->use_end());
 193           EqPointers.push_back(CE);
 194         }
 195       }
 196     }
 197   }
 198
 199   // Next, process all free calls...
 200   if (FreeFunc) {
 201     std::vector<User*> Users(FreeFunc->use_begin(), FreeFunc->use_end());
 202     std::vector<Value*> EqPointers;   // Values equal to FreeFunc
 203
 204     while (!Users.empty()) {
 205       User *U = Users.back();
 206       Users.pop_back();
 207
 208       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
 209         if (isa<InvokeInst>(I))
 210           continue;
 211         CallSite CS = CallSite::get(I);
 212         if (CS.getInstruction() && !CS.arg_empty() &&
 213             (CS.getCalledFunction() == FreeFunc ||
 214              std::find(EqPointers.begin(), EqPointers.end(),
 215                        CS.getCalledValue()) != EqPointers.end())) {
 216
 217           // If no prototype was provided for free, we may need to cast the
 218           // source pointer.  This should be really uncommon, but it's necessary
 219           // just in case we are dealing with weird code like this:
 220           //   free((long)ptr);
 221           //
 222           Value *Source = *CS.arg_begin();
 223           if (!isa<PointerType>(Source->getType()))
 224             Source = new IntToPtrInst(Source,
 225                                    Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty),
 226                                       "FreePtrCast", I);
 227           new FreeInst(Source, I);
 228
 229           // If the old instruction was an invoke, add an unconditional branch
 230           // before the invoke, which will become the new terminator.
 231           if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 232             BranchInst::Create(II->getNormalDest(), I);
 233
 234           // Delete the old call site
 235           if (I->getType() != Type::VoidTy)
 236             I->replaceAllUsesWith(Context->getUndef(I->getType()));
 237           I->eraseFromParent();
 238           Changed = true;
 239           ++NumRaised;
 240         }
 241       } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U)) {
 242         Users.insert(Users.end(), GV->use_begin(), GV->use_end());
 243         EqPointers.push_back(GV);
 244       } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
 245         if (CE->isCast()) {
 246           Users.insert(Users.end(), CE->use_begin(), CE->use_end());
 247           EqPointers.push_back(CE);
 248         }
 249       }
 250     }
 251   }
 252
 253   return Changed;
 254 }