lib/Transforms/IPO/StripSymbols.cpp

   1 //===- StripSymbols.cpp - Strip symbols and debug info from a module ------===//
   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 // The StripSymbols transformation implements code stripping. Specifically, it
  11 // can delete:
  12 //
  13 //   * names for virtual registers
  14 //   * symbols for internal globals and functions
  15 //   * debug information
  16 //
  17 // Note that this transformation makes code much less readable, so it should
  18 // only be used in situations where the 'strip' utility would be used, such as
  19 // reducing code size or making it harder to reverse engineer code.
  20 //
  21 //===----------------------------------------------------------------------===//
  22
  23 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  24 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  26 #include "llvm/DebugInfo.h"
  27 #include "llvm/IR/Constants.h"
  28 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  30 #include "llvm/IR/Module.h"
  31 #include "llvm/IR/TypeFinder.h"
  32 #include "llvm/IR/ValueSymbolTable.h"
  33 #include "llvm/Pass.h"
  34 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  35 using namespace llvm;
  36
  37 namespace {
  38   class StripSymbols : public ModulePass {
  39     bool OnlyDebugInfo;
  40   public:
  41     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  42     explicit StripSymbols(bool ODI = false)
  43       : ModulePass(ID), OnlyDebugInfo(ODI) {
  44         initializeStripSymbolsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  45       }
  46
  47     bool runOnModule(Module &M) override;
  48
  49     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  50       AU.setPreservesAll();
  51     }
  52   };
  53
  54   class StripNonDebugSymbols : public ModulePass {
  55   public:
  56     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  57     explicit StripNonDebugSymbols()
  58       : ModulePass(ID) {
  59         initializeStripNonDebugSymbolsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  60       }
  61
  62     bool runOnModule(Module &M) override;
  63
  64     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  65       AU.setPreservesAll();
  66     }
  67   };
  68
  69   class StripDebugDeclare : public ModulePass {
  70   public:
  71     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  72     explicit StripDebugDeclare()
  73       : ModulePass(ID) {
  74         initializeStripDebugDeclarePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  75       }
  76
  77     bool runOnModule(Module &M) override;
  78
  79     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  80       AU.setPreservesAll();
  81     }
  82   };
  83
  84   class StripDeadDebugInfo : public ModulePass {
  85   public:
  86     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  87     explicit StripDeadDebugInfo()
  88       : ModulePass(ID) {
  89         initializeStripDeadDebugInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  90       }
  91
  92     bool runOnModule(Module &M) override;
  93
  94     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  95       AU.setPreservesAll();
  96     }
  97   };
  98 }
  99
 100 char StripSymbols::ID = 0;
 101 INITIALIZE_PASS(StripSymbols, "strip",
 102                 "Strip all symbols from a module", false, false)
 103
 104 ModulePass *llvm::createStripSymbolsPass(bool OnlyDebugInfo) {
 105   return new StripSymbols(OnlyDebugInfo);
 106 }
 107
 108 char StripNonDebugSymbols::ID = 0;
 109 INITIALIZE_PASS(StripNonDebugSymbols, "strip-nondebug",
 110                 "Strip all symbols, except dbg symbols, from a module",
 111                 false, false)
 112
 113 ModulePass *llvm::createStripNonDebugSymbolsPass() {
 114   return new StripNonDebugSymbols();
 115 }
 116
 117 char StripDebugDeclare::ID = 0;
 118 INITIALIZE_PASS(StripDebugDeclare, "strip-debug-declare",
 119                 "Strip all llvm.dbg.declare intrinsics", false, false)
 120
 121 ModulePass *llvm::createStripDebugDeclarePass() {
 122   return new StripDebugDeclare();
 123 }
 124
 125 char StripDeadDebugInfo::ID = 0;
 126 INITIALIZE_PASS(StripDeadDebugInfo, "strip-dead-debug-info",
 127                 "Strip debug info for unused symbols", false, false)
 128
 129 ModulePass *llvm::createStripDeadDebugInfoPass() {
 130   return new StripDeadDebugInfo();
 131 }
 132
 133 /// OnlyUsedBy - Return true if V is only used by Usr.
 134 static bool OnlyUsedBy(Value *V, Value *Usr) {
 135   for(Value::use_iterator I = V->use_begin(), E = V->use_end(); I != E; ++I) {
 136     User *U = *I;
 137     if (U != Usr)
 138       return false;
 139   }
 140   return true;
 141 }
 142
 143 static void RemoveDeadConstant(Constant *C) {
 144   assert(C->use_empty() && "Constant is not dead!");
 145   SmallPtrSet<Constant*, 4> Operands;
 146   for (unsigned i = 0, e = C->getNumOperands(); i != e; ++i)
 147     if (OnlyUsedBy(C->getOperand(i), C))
 148       Operands.insert(cast<Constant>(C->getOperand(i)));
 149   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
 150     if (!GV->hasLocalLinkage()) return;   // Don't delete non-static globals.
 151     GV->eraseFromParent();
 152   }
 153   else if (!isa<Function>(C))
 154     if (isa<CompositeType>(C->getType()))
 155       C->destroyConstant();
 156
 157   // If the constant referenced anything, see if we can delete it as well.
 158   for (SmallPtrSet<Constant*, 4>::iterator OI = Operands.begin(),
 159          OE = Operands.end(); OI != OE; ++OI)
 160     RemoveDeadConstant(*OI);
 161 }
 162
 163 // Strip the symbol table of its names.
 164 //
 165 static void StripSymtab(ValueSymbolTable &ST, bool PreserveDbgInfo) {
 166   for (ValueSymbolTable::iterator VI = ST.begin(), VE = ST.end(); VI != VE; ) {
 167     Value *V = VI->getValue();
 168     ++VI;
 169     if (!isa<GlobalValue>(V) || cast<GlobalValue>(V)->hasLocalLinkage()) {
 170       if (!PreserveDbgInfo || !V->getName().startswith("llvm.dbg"))
 171         // Set name to "", removing from symbol table!
 172         V->setName("");
 173     }
 174   }
 175 }
 176
 177 // Strip any named types of their names.
 178 static void StripTypeNames(Module &M, bool PreserveDbgInfo) {
 179   TypeFinder StructTypes;
 180   StructTypes.run(M, false);
 181
 182   for (unsigned i = 0, e = StructTypes.size(); i != e; ++i) {
 183     StructType *STy = StructTypes[i];
 184     if (STy->isLiteral() || STy->getName().empty()) continue;
 185
 186     if (PreserveDbgInfo && STy->getName().startswith("llvm.dbg"))
 187       continue;
 188
 189     STy->setName("");
 190   }
 191 }
 192
 193 /// Find values that are marked as llvm.used.
 194 static void findUsedValues(GlobalVariable *LLVMUsed,
 195                            SmallPtrSet<const GlobalValue*, 8> &UsedValues) {
 196   if (LLVMUsed == 0) return;
 197   UsedValues.insert(LLVMUsed);
 198
 199   ConstantArray *Inits = cast<ConstantArray>(LLVMUsed->getInitializer());
 200
 201   for (unsigned i = 0, e = Inits->getNumOperands(); i != e; ++i)
 202     if (GlobalValue *GV =
 203           dyn_cast<GlobalValue>(Inits->getOperand(i)->stripPointerCasts()))
 204       UsedValues.insert(GV);
 205 }
 206
 207 /// StripSymbolNames - Strip symbol names.
 208 static bool StripSymbolNames(Module &M, bool PreserveDbgInfo) {
 209
 210   SmallPtrSet<const GlobalValue*, 8> llvmUsedValues;
 211   findUsedValues(M.getGlobalVariable("llvm.used"), llvmUsedValues);
 212   findUsedValues(M.getGlobalVariable("llvm.compiler.used"), llvmUsedValues);
 213
 214   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
 215        I != E; ++I) {
 216     if (I->hasLocalLinkage() && llvmUsedValues.count(I) == 0)
 217       if (!PreserveDbgInfo || !I->getName().startswith("llvm.dbg"))
 218         I->setName("");     // Internal symbols can't participate in linkage
 219   }
 220
 221   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
 222     if (I->hasLocalLinkage() && llvmUsedValues.count(I) == 0)
 223       if (!PreserveDbgInfo || !I->getName().startswith("llvm.dbg"))
 224         I->setName("");     // Internal symbols can't participate in linkage
 225     StripSymtab(I->getValueSymbolTable(), PreserveDbgInfo);
 226   }
 227
 228   // Remove all names from types.
 229   StripTypeNames(M, PreserveDbgInfo);
 230
 231   return true;
 232 }
 233
 234 bool StripSymbols::runOnModule(Module &M) {
 235   bool Changed = false;
 236   Changed |= StripDebugInfo(M);
 237   if (!OnlyDebugInfo)
 238     Changed |= StripSymbolNames(M, false);
 239   return Changed;
 240 }
 241
 242 bool StripNonDebugSymbols::runOnModule(Module &M) {
 243   return StripSymbolNames(M, true);
 244 }
 245
 246 bool StripDebugDeclare::runOnModule(Module &M) {
 247
 248   Function *Declare = M.getFunction("llvm.dbg.declare");
 249   std::vector<Constant*> DeadConstants;
 250
 251   if (Declare) {
 252     while (!Declare->use_empty()) {
 253       CallInst *CI = cast<CallInst>(Declare->use_back());
 254       Value *Arg1 = CI->getArgOperand(0);
 255       Value *Arg2 = CI->getArgOperand(1);
 256       assert(CI->use_empty() && "llvm.dbg intrinsic should have void result");
 257       CI->eraseFromParent();
 258       if (Arg1->use_empty()) {
 259         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Arg1))
 260           DeadConstants.push_back(C);
 261         else
 262           RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Arg1);
 263       }
 264       if (Arg2->use_empty())
 265         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Arg2))
 266           DeadConstants.push_back(C);
 267     }
 268     Declare->eraseFromParent();
 269   }
 270
 271   while (!DeadConstants.empty()) {
 272     Constant *C = DeadConstants.back();
 273     DeadConstants.pop_back();
 274     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
 275       if (GV->hasLocalLinkage())
 276         RemoveDeadConstant(GV);
 277     } else
 278       RemoveDeadConstant(C);
 279   }
 280
 281   return true;
 282 }
 283
 284 /// Remove any debug info for global variables/functions in the given module for
 285 /// which said global variable/function no longer exists (i.e. is null).
 286 ///
 287 /// Debugging information is encoded in llvm IR using metadata. This is designed
 288 /// such a way that debug info for symbols preserved even if symbols are
 289 /// optimized away by the optimizer. This special pass removes debug info for
 290 /// such symbols.
 291 bool StripDeadDebugInfo::runOnModule(Module &M) {
 292   bool Changed = false;
 293
 294   LLVMContext &C = M.getContext();
 295
 296   // Find all debug info in F. This is actually overkill in terms of what we
 297   // want to do, but we want to try and be as resilient as possible in the face
 298   // of potential debug info changes by using the formal interfaces given to us
 299   // as much as possible.
 300   DebugInfoFinder F;
 301   F.processModule(M);
 302
 303   // For each compile unit, find the live set of global variables/functions and
 304   // replace the current list of potentially dead global variables/functions
 305   // with the live list.
 306   SmallVector<Value *, 64> LiveGlobalVariables;
 307   SmallVector<Value *, 64> LiveSubprograms;
 308   DenseSet<const MDNode *> VisitedSet;
 309
 310   for (DebugInfoFinder::iterator CI = F.compile_unit_begin(),
 311          CE = F.compile_unit_end(); CI != CE; ++CI) {
 312     // Create our compile unit.
 313     DICompileUnit DIC(*CI);
 314     assert(DIC.Verify() && "DIC must verify as a DICompileUnit.");
 315
 316     // Create our live subprogram list.
 317     DIArray SPs = DIC.getSubprograms();
 318     bool SubprogramChange = false;
 319     for (unsigned i = 0, e = SPs.getNumElements(); i != e; ++i) {
 320       DISubprogram DISP(SPs.getElement(i));
 321       assert(DISP.Verify() && "DISP must verify as a DISubprogram.");
 322
 323       // Make sure we visit each subprogram only once.
 324       if (!VisitedSet.insert(DISP).second)
 325         continue;
 326
 327       // If the function referenced by DISP is not null, the function is live.
 328       if (DISP.getFunction())
 329         LiveSubprograms.push_back(DISP);
 330       else
 331         SubprogramChange = true;
 332     }
 333
 334     // Create our live global variable list.
 335     DIArray GVs = DIC.getGlobalVariables();
 336     bool GlobalVariableChange = false;
 337     for (unsigned i = 0, e = GVs.getNumElements(); i != e; ++i) {
 338       DIGlobalVariable DIG(GVs.getElement(i));
 339       assert(DIG.Verify() && "DIG must verify as DIGlobalVariable.");
 340
 341       // Make sure we only visit each global variable only once.
 342       if (!VisitedSet.insert(DIG).second)
 343         continue;
 344
 345       // If the global variable referenced by DIG is not null, the global
 346       // variable is live.
 347       if (DIG.getGlobal())
 348         LiveGlobalVariables.push_back(DIG);
 349       else
 350         GlobalVariableChange = true;
 351     }
 352
 353     // If we found dead subprograms or global variables, replace the current
 354     // subprogram list/global variable list with our new live subprogram/global
 355     // variable list.
 356     if (SubprogramChange) {
 357       // Make sure that 9 is still the index of the subprograms. This is to make
 358       // sure that an assert is hit if the location of the subprogram array
 359       // changes. This is just to make sure that this is updated if such an
 360       // event occurs.
 361       assert(DIC->getNumOperands() >= 10 &&
 362              SPs == DIC->getOperand(9) &&
 363              "DICompileUnits is expected to store Subprograms in operand "
 364              "9.");
 365       DIC->replaceOperandWith(9, MDNode::get(C, LiveSubprograms));
 366       Changed = true;
 367     }
 368
 369     if (GlobalVariableChange) {
 370       // Make sure that 10 is still the index of global variables. This is to
 371       // make sure that an assert is hit if the location of the subprogram array
 372       // changes. This is just to make sure that this index is updated if such
 373       // an event occurs.
 374       assert(DIC->getNumOperands() >= 11 &&
 375              GVs == DIC->getOperand(10) &&
 376              "DICompileUnits is expected to store Global Variables in operand "
 377              "10.");
 378       DIC->replaceOperandWith(10, MDNode::get(C, LiveGlobalVariables));
 379       Changed = true;
 380     }
 381
 382     // Reset lists for the next iteration.
 383     LiveSubprograms.clear();
 384     LiveGlobalVariables.clear();
 385   }
 386
 387   return Changed;
 388 }