tools/llvm-prof/llvm-prof.cpp

   1 //===- llvm-prof.cpp - Read in and process llvmprof.out data files --------===//
   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 tools is meant for use with the various LLVM profiling instrumentation
  11 // passes.  It reads in the data file produced by executing an instrumented
  12 // program, and outputs a nice report.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/InstrTypes.h"
  17 #include "llvm/LLVMContext.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/Assembly/AsmAnnotationWriter.h"
  21 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
  22 #include "llvm/Analysis/ProfileInfoLoader.h"
  23 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  24 #include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
  25 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  26 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  27 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  28 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  30 #include "llvm/Support/Format.h"
  31 #include "llvm/System/Signals.h"
  32 #include <algorithm>
  33 #include <iostream>
  34 #include <iomanip>
  35 #include <map>
  36 #include <set>
  37
  38 using namespace llvm;
  39
  40 namespace {
  41   cl::opt<std::string>
  42   BitcodeFile(cl::Positional, cl::desc("<program bitcode file>"),
  43               cl::Required);
  44
  45   cl::opt<std::string>
  46   ProfileDataFile(cl::Positional, cl::desc("<llvmprof.out file>"),
  47                   cl::Optional, cl::init("llvmprof.out"));
  48
  49   cl::opt<bool>
  50   PrintAnnotatedLLVM("annotated-llvm",
  51                      cl::desc("Print LLVM code with frequency annotations"));
  52   cl::alias PrintAnnotated2("A", cl::desc("Alias for --annotated-llvm"),
  53                             cl::aliasopt(PrintAnnotatedLLVM));
  54   cl::opt<bool>
  55   PrintAllCode("print-all-code",
  56                cl::desc("Print annotated code for the entire program"));
  57 }
  58
  59 // PairSecondSort - A sorting predicate to sort by the second element of a pair.
  60 template<class T>
  61 struct PairSecondSortReverse
  62   : public std::binary_function<std::pair<T, double>,
  63                                 std::pair<T, double>, bool> {
  64   bool operator()(const std::pair<T, double> &LHS,
  65                   const std::pair<T, double> &RHS) const {
  66     return LHS.second > RHS.second;
  67   }
  68 };
  69
  70 static double ignoreMissing(double w) {
  71   if (w == ProfileInfo::MissingValue) return 0;
  72   return w;
  73 }
  74
  75 namespace {
  76   class ProfileAnnotator : public AssemblyAnnotationWriter {
  77     ProfileInfo &PI;
  78   public:
  79     ProfileAnnotator(ProfileInfo& pi) : PI(pi) {}
  80
  81     virtual void emitFunctionAnnot(const Function *F, raw_ostream &OS) {
  82       double w = PI.getExecutionCount(F);
  83       if (w != ProfileInfo::MissingValue) {
  84         OS << ";;; %" << F->getName() << " called "<<(unsigned)w
  85            <<" times.\n;;;\n";
  86       }
  87     }
  88     virtual void emitBasicBlockStartAnnot(const BasicBlock *BB,
  89                                           raw_ostream &OS) {
  90       double w = PI.getExecutionCount(BB);
  91       if (w != ProfileInfo::MissingValue) {
  92         if (w != 0) {
  93           OS << "\t;;; Basic block executed " << (unsigned)w << " times.\n";
  94         } else {
  95           OS << "\t;;; Never executed!\n";
  96         }
  97       }
  98     }
  99
 100     virtual void emitBasicBlockEndAnnot(const BasicBlock *BB, raw_ostream &OS) {
 101       // Figure out how many times each successor executed.
 102       std::vector<std::pair<ProfileInfo::Edge, double> > SuccCounts;
 103
 104       const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 105       for (unsigned s = 0, e = TI->getNumSuccessors(); s != e; ++s) {
 106         BasicBlock* Succ = TI->getSuccessor(s);
 107         double w = ignoreMissing(PI.getEdgeWeight(std::make_pair(BB, Succ)));
 108         if (w != 0)
 109           SuccCounts.push_back(std::make_pair(std::make_pair(BB, Succ), w));
 110       }
 111       if (!SuccCounts.empty()) {
 112         OS << "\t;;; Out-edge counts:";
 113         for (unsigned i = 0, e = SuccCounts.size(); i != e; ++i)
 114           OS << " [" << (SuccCounts[i]).second << " -> "
 115              << (SuccCounts[i]).first.second->getName() << "]";
 116         OS << "\n";
 117       }
 118     }
 119   };
 120 }
 121
 122 namespace {
 123   /// ProfileInfoPrinterPass - Helper pass to dump the profile information for
 124   /// a module.
 125   //
 126   // FIXME: This should move elsewhere.
 127   class ProfileInfoPrinterPass : public ModulePass {
 128     ProfileInfoLoader &PIL;
 129   public:
 130     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo.
 131     explicit ProfileInfoPrinterPass(ProfileInfoLoader &_PIL)
 132       : ModulePass(&ID), PIL(_PIL) {}
 133
 134     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 135       AU.setPreservesAll();
 136       AU.addRequired<ProfileInfo>();
 137     }
 138
 139     bool runOnModule(Module &M);
 140   };
 141 }
 142
 143 char ProfileInfoPrinterPass::ID = 0;
 144
 145 bool ProfileInfoPrinterPass::runOnModule(Module &M) {
 146   ProfileInfo &PI = getAnalysis<ProfileInfo>();
 147   std::map<const Function  *, unsigned> FuncFreqs;
 148   std::map<const BasicBlock*, unsigned> BlockFreqs;
 149   std::map<ProfileInfo::Edge, unsigned> EdgeFreqs;
 150
 151   // Output a report. Eventually, there will be multiple reports selectable on
 152   // the command line, for now, just keep things simple.
 153
 154   // Emit the most frequent function table...
 155   std::vector<std::pair<Function*, double> > FunctionCounts;
 156   std::vector<std::pair<BasicBlock*, double> > Counts;
 157   for (Module::iterator FI = M.begin(), FE = M.end(); FI != FE; ++FI) {
 158     if (FI->isDeclaration()) continue;
 159     double w = ignoreMissing(PI.getExecutionCount(FI));
 160     FunctionCounts.push_back(std::make_pair(FI, w));
 161     for (Function::iterator BB = FI->begin(), BBE = FI->end();
 162          BB != BBE; ++BB) {
 163       double w = ignoreMissing(PI.getExecutionCount(BB));
 164       Counts.push_back(std::make_pair(BB, w));
 165     }
 166   }
 167
 168   // Sort by the frequency, backwards.
 169   sort(FunctionCounts.begin(), FunctionCounts.end(),
 170             PairSecondSortReverse<Function*>());
 171
 172   double TotalExecutions = 0;
 173   for (unsigned i = 0, e = FunctionCounts.size(); i != e; ++i)
 174     TotalExecutions += FunctionCounts[i].second;
 175
 176   outs() << "===" << std::string(73, '-') << "===\n"
 177          << "LLVM profiling output for execution";
 178   if (PIL.getNumExecutions() != 1) outs() << "s";
 179   outs() << ":\n";
 180
 181   for (unsigned i = 0, e = PIL.getNumExecutions(); i != e; ++i) {
 182     outs() << "  ";
 183     if (e != 1) outs() << i+1 << ". ";
 184     outs() << PIL.getExecution(i) << "\n";
 185   }
 186
 187   outs() << "\n===" << std::string(73, '-') << "===\n";
 188   outs() << "Function execution frequencies:\n\n";
 189
 190   // Print out the function frequencies...
 191   outs() << " ##   Frequency\n";
 192   for (unsigned i = 0, e = FunctionCounts.size(); i != e; ++i) {
 193     if (FunctionCounts[i].second == 0) {
 194       outs() << "\n  NOTE: " << e-i << " function"
 195         << (e-i-1 ? "s were" : " was") << " never executed!\n";
 196       break;
 197     }
 198
 199     outs() << format("%3d", i+1) << ". "
 200       << format("%5.2g", FunctionCounts[i].second) << "/"
 201       << format("%g", TotalExecutions) << " "
 202       << FunctionCounts[i].first->getNameStr() << "\n";
 203   }
 204
 205   std::set<Function*> FunctionsToPrint;
 206
 207   TotalExecutions = 0;
 208   for (unsigned i = 0, e = Counts.size(); i != e; ++i)
 209     TotalExecutions += Counts[i].second;
 210
 211   // Sort by the frequency, backwards.
 212   sort(Counts.begin(), Counts.end(),
 213        PairSecondSortReverse<BasicBlock*>());
 214
 215   outs() << "\n===" << std::string(73, '-') << "===\n";
 216   outs() << "Top 20 most frequently executed basic blocks:\n\n";
 217
 218   // Print out the function frequencies...
 219   outs() <<" ##      %% \tFrequency\n";
 220   unsigned BlocksToPrint = Counts.size();
 221   if (BlocksToPrint > 20) BlocksToPrint = 20;
 222   for (unsigned i = 0; i != BlocksToPrint; ++i) {
 223     if (Counts[i].second == 0) break;
 224     Function *F = Counts[i].first->getParent();
 225     outs() << format("%3d", i+1) << ". "
 226       << format("%5g", Counts[i].second/(double)TotalExecutions*100) << "% "
 227       << format("%5.0f", Counts[i].second) << "/"
 228       << format("%g", TotalExecutions) << "\t"
 229       << F->getNameStr() << "() - "
 230        << Counts[i].first->getNameStr() << "\n";
 231     FunctionsToPrint.insert(F);
 232   }
 233
 234   if (PrintAnnotatedLLVM || PrintAllCode) {
 235     outs() << "\n===" << std::string(73, '-') << "===\n";
 236     outs() << "Annotated LLVM code for the module:\n\n";
 237
 238     ProfileAnnotator PA(PI);
 239
 240     if (FunctionsToPrint.empty() || PrintAllCode)
 241       M.print(outs(), &PA);
 242     else
 243       // Print just a subset of the functions.
 244       for (std::set<Function*>::iterator I = FunctionsToPrint.begin(),
 245              E = FunctionsToPrint.end(); I != E; ++I)
 246         (*I)->print(outs(), &PA);
 247   }
 248
 249   return false;
 250 }
 251
 252 int main(int argc, char **argv) {
 253   // Print a stack trace if we signal out.
 254   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 255   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 256
 257   LLVMContext &Context = getGlobalContext();
 258   llvm_shutdown_obj Y;  // Call llvm_shutdown() on exit.
 259   try {
 260     cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm profile dump decoder\n");
 261
 262     // Read in the bitcode file...
 263     std::string ErrorMessage;
 264     Module *M = 0;
 265     if (MemoryBuffer *Buffer = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(BitcodeFile,
 266                                                             &ErrorMessage)) {
 267       M = ParseBitcodeFile(Buffer, Context, &ErrorMessage);
 268       delete Buffer;
 269     }
 270     if (M == 0) {
 271       errs() << argv[0] << ": " << BitcodeFile << ": "
 272         << ErrorMessage << "\n";
 273       return 1;
 274     }
 275
 276     // Read the profiling information. This is redundant since we load it again
 277     // using the standard profile info provider pass, but for now this gives us
 278     // access to additional information not exposed via the ProfileInfo
 279     // interface.
 280     ProfileInfoLoader PIL(argv[0], ProfileDataFile, *M);
 281
 282     // Run the printer pass.
 283     PassManager PassMgr;
 284     PassMgr.add(createProfileLoaderPass(ProfileDataFile));
 285     PassMgr.add(new ProfileInfoPrinterPass(PIL));
 286     PassMgr.run(*M);
 287
 288     return 0;
 289   } catch (const std::string& msg) {
 290     errs() << argv[0] << ": " << msg << "\n";
 291   } catch (...) {
 292     errs() << argv[0] << ": Unexpected unknown exception occurred.\n";
 293   }
 294
 295   return 1;
 296 }