lib/Transforms/Utils/LowerAllocations.cpp

   1 //===- LowerAllocations.cpp - Reduce malloc & free insts to calls ---------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // The LowerAllocations transformation is a target-dependent tranformation
  11 // because it depends on the size of data types and alignment constraints.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  16 #include "llvm/Transforms/Utils/UnifyFunctionExitNodes.h"
  17 #include "llvm/Module.h"
  18 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  19 #include "llvm/Instructions.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/Pass.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  24 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  25 using namespace llvm;
  26
  27 namespace {
  28   Statistic<> NumLowered("lowerallocs", "Number of allocations lowered");
  29
  30   /// LowerAllocations - Turn malloc and free instructions into %malloc and
  31   /// %free calls.
  32   ///
  33   class VISIBILITY_HIDDEN LowerAllocations : public BasicBlockPass {
  34     Function *MallocFunc;   // Functions in the module we are processing
  35     Function *FreeFunc;     // Initialized by doInitialization
  36     bool LowerMallocArgToInteger;
  37   public:
  38     LowerAllocations(bool LowerToInt = false)
  39       : MallocFunc(0), FreeFunc(0), LowerMallocArgToInteger(LowerToInt) {}
  40
  41     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  42       AU.addRequired<TargetData>();
  43       AU.setPreservesCFG();
  44
  45       // This is a cluster of orthogonal Transforms:
  46       AU.addPreserved<UnifyFunctionExitNodes>();
  47       AU.addPreservedID(PromoteMemoryToRegisterID);
  48       AU.addPreservedID(LowerSelectID);
  49       AU.addPreservedID(LowerSwitchID);
  50       AU.addPreservedID(LowerInvokePassID);
  51     }
  52
  53     /// doPassInitialization - For the lower allocations pass, this ensures that
  54     /// a module contains a declaration for a malloc and a free function.
  55     ///
  56     bool doInitialization(Module &M);
  57
  58     virtual bool doInitialization(Function &F) {
  59       return BasicBlockPass::doInitialization(F);
  60     }
  61
  62     /// runOnBasicBlock - This method does the actual work of converting
  63     /// instructions over, assuming that the pass has already been initialized.
  64     ///
  65     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB);
  66   };
  67
  68   RegisterPass<LowerAllocations>
  69   X("lowerallocs", "Lower allocations from instructions to calls");
  70 }
  71
  72 // Publically exposed interface to pass...
  73 const PassInfo *llvm::LowerAllocationsID = X.getPassInfo();
  74 // createLowerAllocationsPass - Interface to this file...
  75 FunctionPass *llvm::createLowerAllocationsPass(bool LowerMallocArgToInteger) {
  76   return new LowerAllocations(LowerMallocArgToInteger);
  77 }
  78
  79
  80 // doInitialization - For the lower allocations pass, this ensures that a
  81 // module contains a declaration for a malloc and a free function.
  82 //
  83 // This function is always successful.
  84 //
  85 bool LowerAllocations::doInitialization(Module &M) {
  86   const Type *SBPTy = PointerType::get(Type::SByteTy);
  87   MallocFunc = M.getNamedFunction("malloc");
  88   FreeFunc   = M.getNamedFunction("free");
  89
  90   if (MallocFunc == 0) {
  91     // Prototype malloc as "void* malloc(...)", because we don't know in
  92     // doInitialization whether size_t is int or long.
  93     FunctionType *FT = FunctionType::get(SBPTy,std::vector<const Type*>(),true);
  94     MallocFunc = M.getOrInsertFunction("malloc", FT);
  95   }
  96   if (FreeFunc == 0)
  97     FreeFunc = M.getOrInsertFunction("free"  , Type::VoidTy, SBPTy, (Type *)0);
  98
  99   return true;
 100 }
 101
 102 // runOnBasicBlock - This method does the actual work of converting
 103 // instructions over, assuming that the pass has already been initialized.
 104 //
 105 bool LowerAllocations::runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) {
 106   bool Changed = false;
 107   assert(MallocFunc && FreeFunc && "Pass not initialized!");
 108
 109   BasicBlock::InstListType &BBIL = BB.getInstList();
 110
 111   const TargetData &TD = getAnalysis<TargetData>();
 112   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
 113
 114   // Loop over all of the instructions, looking for malloc or free instructions
 115   for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I) {
 116     if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(I)) {
 117       const Type *AllocTy = MI->getType()->getElementType();
 118
 119       // malloc(type) becomes sbyte *malloc(size)
 120       Value *MallocArg;
 121       if (LowerMallocArgToInteger)
 122         MallocArg = ConstantInt::get(Type::ULongTy, TD.getTypeSize(AllocTy));
 123       else
 124         MallocArg = ConstantExpr::getSizeOf(AllocTy);
 125       MallocArg = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(MallocArg), IntPtrTy);
 126
 127       if (MI->isArrayAllocation()) {
 128         if (isa<ConstantInt>(MallocArg) &&
 129             cast<ConstantInt>(MallocArg)->getZExtValue() == 1) {
 130           MallocArg = MI->getOperand(0);         // Operand * 1 = Operand
 131         } else if (Constant *CO = dyn_cast<Constant>(MI->getOperand(0))) {
 132           CO = ConstantExpr::getCast(CO, IntPtrTy);
 133           MallocArg = ConstantExpr::getMul(CO, cast<Constant>(MallocArg));
 134         } else {
 135           Value *Scale = MI->getOperand(0);
 136           if (Scale->getType() != IntPtrTy)
 137             Scale = new CastInst(Scale, IntPtrTy, "", I);
 138
 139           // Multiply it by the array size if necessary...
 140           MallocArg = BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Scale,
 141                                              MallocArg, "", I);
 142         }
 143       }
 144
 145       const FunctionType *MallocFTy = MallocFunc->getFunctionType();
 146       std::vector<Value*> MallocArgs;
 147
 148       if (MallocFTy->getNumParams() > 0 || MallocFTy->isVarArg()) {
 149         if (MallocFTy->isVarArg()) {
 150           if (MallocArg->getType() != IntPtrTy)
 151             MallocArg = new CastInst(MallocArg, IntPtrTy, "", I);
 152         } else if (MallocFTy->getNumParams() > 0 &&
 153                    MallocFTy->getParamType(0) != Type::UIntTy)
 154           MallocArg = new CastInst(MallocArg, MallocFTy->getParamType(0), "",I);
 155         MallocArgs.push_back(MallocArg);
 156       }
 157
 158       // If malloc is prototyped to take extra arguments, pass nulls.
 159       for (unsigned i = 1; i < MallocFTy->getNumParams(); ++i)
 160        MallocArgs.push_back(Constant::getNullValue(MallocFTy->getParamType(i)));
 161
 162       // Create the call to Malloc...
 163       CallInst *MCall = new CallInst(MallocFunc, MallocArgs, "", I);
 164       MCall->setTailCall();
 165
 166       // Create a cast instruction to convert to the right type...
 167       Value *MCast;
 168       if (MCall->getType() != Type::VoidTy)
 169         MCast = new CastInst(MCall, MI->getType(), "", I);
 170       else
 171         MCast = Constant::getNullValue(MI->getType());
 172
 173       // Replace all uses of the old malloc inst with the cast inst
 174       MI->replaceAllUsesWith(MCast);
 175       I = --BBIL.erase(I);         // remove and delete the malloc instr...
 176       Changed = true;
 177       ++NumLowered;
 178     } else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(I)) {
 179       const FunctionType *FreeFTy = FreeFunc->getFunctionType();
 180       std::vector<Value*> FreeArgs;
 181
 182       if (FreeFTy->getNumParams() > 0 || FreeFTy->isVarArg()) {
 183         Value *MCast = FI->getOperand(0);
 184         if (FreeFTy->getNumParams() > 0 &&
 185             FreeFTy->getParamType(0) != MCast->getType())
 186           MCast = new CastInst(MCast, FreeFTy->getParamType(0), "", I);
 187         FreeArgs.push_back(MCast);
 188       }
 189
 190       // If malloc is prototyped to take extra arguments, pass nulls.
 191       for (unsigned i = 1; i < FreeFTy->getNumParams(); ++i)
 192        FreeArgs.push_back(Constant::getNullValue(FreeFTy->getParamType(i)));
 193
 194       // Insert a call to the free function...
 195       (new CallInst(FreeFunc, FreeArgs, "", I))->setTailCall();
 196
 197       // Delete the old free instruction
 198       I = --BBIL.erase(I);
 199       Changed = true;
 200       ++NumLowered;
 201     }
 202   }
 203
 204   return Changed;
 205 }
 206