Move all of the header files which are involved in modelling the LLVM IR
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / CallGraph.h
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@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 
 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
+#include "llvm/Support/IncludeFile.h"
+#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
+#include <map>
 
 namespace llvm {
 
@@ -64,41 +69,21 @@ class CallGraphNode;
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // CallGraph class definition
 //
-class CallGraph : public ModulePass {
+class CallGraph {
+protected:
   Module *Mod;              // The module this call graph represents
 
   typedef std::map<const Function *, CallGraphNode *> FunctionMapTy;
   FunctionMapTy FunctionMap;    // Map from a function to its node
 
-  // Root is root of the call graph, or the external node if a 'main' function
-  // couldn't be found.
-  //
-  CallGraphNode *Root;
-
-  // ExternalCallingNode - This node has edges to all external functions and
-  // those internal functions that have their address taken.
-  CallGraphNode *ExternalCallingNode;
-
-  // CallsExternalNode - This node has edges to it from all functions making
-  // indirect calls or calling an external function.
-  CallGraphNode *CallsExternalNode;
-
 public:
+  static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
   //===---------------------------------------------------------------------
-  // Accessors...
+  // Accessors.
   //
   typedef FunctionMapTy::iterator iterator;
   typedef FunctionMapTy::const_iterator const_iterator;
 
-  CallGraphNode *getExternalCallingNode() const { return ExternalCallingNode; }
-  CallGraphNode *getCallsExternalNode()   const { return CallsExternalNode; }
-
-  // getRoot - Return the root of the call graph, which is either main, or if
-  // main cannot be found, the external node.
-  //
-        CallGraphNode *getRoot()       { return Root; }
-  const CallGraphNode *getRoot() const { return Root; }
-
   /// getModule - Return the module the call graph corresponds to.
   ///
   Module &getModule() const { return *Mod; }
@@ -108,7 +93,6 @@ public:
   inline const_iterator begin() const { return FunctionMap.begin(); }
   inline const_iterator end()   const { return FunctionMap.end();   }
 
-
   // Subscripting operators, return the call graph node for the provided
   // function
   inline const CallGraphNode *operator[](const Function *F) const {
@@ -122,6 +106,17 @@ public:
     return I->second;
   }
 
+  /// Returns the CallGraphNode which is used to represent undetermined calls
+  /// into the callgraph.  Override this if you want behavioral inheritance.
+  virtual CallGraphNode* getExternalCallingNode() const { return 0; }
+  virtual CallGraphNode* getCallsExternalNode()   const { return 0; }
+
+  /// Return the root/main method in the module, or some other root node, such
+  /// as the externalcallingnode.  Overload these if you behavioral
+  /// inheritance.
+  virtual CallGraphNode* getRoot() { return 0; }
+  virtual const CallGraphNode* getRoot() const { return 0; }
+
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Functions to keep a call graph up to date with a function that has been
   // modified.
@@ -138,96 +133,105 @@ public:
     return removeFunctionFromModule((*this)[F]);
   }
 
-  /// changeFunction - This method changes the function associated with this
-  /// CallGraphNode, for use by transformations that need to change the
-  /// prototype of a Function (thus they must create a new Function and move the
-  /// old code over).
-  void changeFunction(Function *OldF, Function *NewF);
-
-  //===---------------------------------------------------------------------
-  // Pass infrastructure interface glue code...
-  //
-  CallGraph() : Root(0), CallsExternalNode(0) {}
-  ~CallGraph() { destroy(); }
-
-  // runOnModule - Compute the call graph for the specified module.
-  virtual bool runOnModule(Module &M);
-
-  // getAnalysisUsage - This obviously provides a call graph
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.setPreservesAll();
-  }
-
-  // releaseMemory - Data structures can be large, so free memory aggressively.
-  virtual void releaseMemory() {
-    destroy();
-  }
+  /// getOrInsertFunction - This method is identical to calling operator[], but
+  /// it will insert a new CallGraphNode for the specified function if one does
+  /// not already exist.
+  CallGraphNode *getOrInsertFunction(const Function *F);
 
-  /// Print the types found in the module.  If the optional Module parameter is
-  /// passed in, then the types are printed symbolically if possible, using the
-  /// symbol table from the module.
+  /// spliceFunction - Replace the function represented by this node by another.
+  /// This does not rescan the body of the function, so it is suitable when
+  /// splicing the body of one function to another while also updating all
+  /// callers from the old function to the new.
   ///
-  void print(std::ostream &o, const Module *M) const;
-
-  /// dump - Print out this call graph.
-  ///
-  void dump() const;
+  void spliceFunction(const Function *From, const Function *To);
 
-  // stub - dummy function, just ignore it
-  static void stub();
-private:
   //===---------------------------------------------------------------------
-  // Implementation of CallGraph construction
+  // Pass infrastructure interface glue code.
   //
+protected:
+  CallGraph() {}
 
-  // getNodeFor - Return the node for the specified function or create one if it
-  // does not already exist.
-  //
-  CallGraphNode *getNodeFor(Function *F);
+public:
+  virtual ~CallGraph() { destroy(); }
 
-  // addToCallGraph - Add a function to the call graph, and link the node to all
-  // of the functions that it calls.
-  //
-  void addToCallGraph(Function *F);
+  /// initialize - Call this method before calling other methods,
+  /// re/initializes the state of the CallGraph.
+  ///
+  void initialize(Module &M);
 
+  void print(raw_ostream &o, Module *) const;
+  void dump() const;
+protected:
   // destroy - Release memory for the call graph
-  void destroy();
+  virtual void destroy();
 };
 
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// CallGraphNode class definition
+// CallGraphNode class definition.
 //
 class CallGraphNode {
-  Function *F;
-  std::vector<CallGraphNode*> CalledFunctions;
+  friend class CallGraph;
+  
+  AssertingVH<Function> F;
 
-  CallGraphNode(const CallGraphNode &);           // Do not implement
+  // CallRecord - This is a pair of the calling instruction (a call or invoke)
+  // and the callgraph node being called.
+public:
+  typedef std::pair<WeakVH, CallGraphNode*> CallRecord;
+private:
+  std::vector<CallRecord> CalledFunctions;
+  
+  /// NumReferences - This is the number of times that this CallGraphNode occurs
+  /// in the CalledFunctions array of this or other CallGraphNodes.
+  unsigned NumReferences;
+
+  CallGraphNode(const CallGraphNode &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
+  void operator=(const CallGraphNode &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
+  void DropRef() { --NumReferences; }
+  void AddRef() { ++NumReferences; }
 public:
+  typedef std::vector<CallRecord> CalledFunctionsVector;
+
+  
+  // CallGraphNode ctor - Create a node for the specified function.
+  inline CallGraphNode(Function *f) : F(f), NumReferences(0) {}
+  ~CallGraphNode() {
+    assert(NumReferences == 0 && "Node deleted while references remain");
+  }
+  
   //===---------------------------------------------------------------------
-  // Accessor methods...
+  // Accessor methods.
   //
 
-  typedef std::vector<CallGraphNode*>::iterator iterator;
-  typedef std::vector<CallGraphNode*>::const_iterator const_iterator;
+  typedef std::vector<CallRecord>::iterator iterator;
+  typedef std::vector<CallRecord>::const_iterator const_iterator;
 
-  // getFunction - Return the function that this call graph node represents...
+  // getFunction - Return the function that this call graph node represents.
   Function *getFunction() const { return F; }
 
   inline iterator begin() { return CalledFunctions.begin(); }
   inline iterator end()   { return CalledFunctions.end();   }
   inline const_iterator begin() const { return CalledFunctions.begin(); }
   inline const_iterator end()   const { return CalledFunctions.end();   }
-  inline unsigned size() const { return CalledFunctions.size(); }
-
-  // Subscripting operator - Return the i'th called function...
+  inline bool empty() const { return CalledFunctions.empty(); }
+  inline unsigned size() const { return (unsigned)CalledFunctions.size(); }
+
+  /// getNumReferences - Return the number of other CallGraphNodes in this
+  /// CallGraph that reference this node in their callee list.
+  unsigned getNumReferences() const { return NumReferences; }
+  
+  // Subscripting operator - Return the i'th called function.
   //
-  CallGraphNode *operator[](unsigned i) const { return CalledFunctions[i];}
+  CallGraphNode *operator[](unsigned i) const {
+    assert(i < CalledFunctions.size() && "Invalid index");
+    return CalledFunctions[i].second;
+  }
 
   /// dump - Print out this call graph node.
   ///
   void dump() const;
-  void print(std::ostream &OS) const;
+  void print(raw_ostream &OS) const;
 
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Methods to keep a call graph up to date with a function that has been
@@ -237,48 +241,92 @@ public:
   /// removeAllCalledFunctions - As the name implies, this removes all edges
   /// from this CallGraphNode to any functions it calls.
   void removeAllCalledFunctions() {
-    CalledFunctions.clear();
+    while (!CalledFunctions.empty()) {
+      CalledFunctions.back().second->DropRef();
+      CalledFunctions.pop_back();
+    }
   }
+  
+  /// stealCalledFunctionsFrom - Move all the callee information from N to this
+  /// node.
+  void stealCalledFunctionsFrom(CallGraphNode *N) {
+    assert(CalledFunctions.empty() &&
+           "Cannot steal callsite information if I already have some");
+    std::swap(CalledFunctions, N->CalledFunctions);
+  }
+  
 
-  /// addCalledFunction add a function to the list of functions called by this
+  /// addCalledFunction - Add a function to the list of functions called by this
   /// one.
-  void addCalledFunction(CallGraphNode *M) {
-    CalledFunctions.push_back(M);
+  void addCalledFunction(CallSite CS, CallGraphNode *M) {
+    assert(!CS.getInstruction() ||
+           !CS.getCalledFunction() ||
+           !CS.getCalledFunction()->isIntrinsic());
+    CalledFunctions.push_back(std::make_pair(CS.getInstruction(), M));
+    M->AddRef();
   }
 
-  /// removeCallEdgeTo - This method removes a *single* edge to the specified
-  /// callee function.  Note that this method takes linear time, so it should be
-  /// used sparingly.
-  void removeCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee);
-
-  /// removeAnyCallEdgeTo - This method removes any call edges from this node to
-  /// the specified callee function.  This takes more time to execute than
+  void removeCallEdge(iterator I) {
+    I->second->DropRef();
+    *I = CalledFunctions.back();
+    CalledFunctions.pop_back();
+  }
+  
+  
+  /// removeCallEdgeFor - This method removes the edge in the node for the
+  /// specified call site.  Note that this method takes linear time, so it
+  /// should be used sparingly.
+  void removeCallEdgeFor(CallSite CS);
+
+  /// removeAnyCallEdgeTo - This method removes all call edges from this node
+  /// to the specified callee function.  This takes more time to execute than
   /// removeCallEdgeTo, so it should not be used unless necessary.
   void removeAnyCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee);
 
-private:                    // Stuff to construct the node, used by CallGraph
-  friend class CallGraph;
-
-  // CallGraphNode ctor - Create a node for the specified function...
-  inline CallGraphNode(Function *f) : F(f) {}
+  /// removeOneAbstractEdgeTo - Remove one edge associated with a null callsite
+  /// from this node to the specified callee function.
+  void removeOneAbstractEdgeTo(CallGraphNode *Callee);
+  
+  /// replaceCallEdge - This method replaces the edge in the node for the
+  /// specified call site with a new one.  Note that this method takes linear
+  /// time, so it should be used sparingly.
+  void replaceCallEdge(CallSite CS, CallSite NewCS, CallGraphNode *NewNode);
+  
+  /// allReferencesDropped - This is a special function that should only be
+  /// used by the CallGraph class.
+  void allReferencesDropped() {
+    NumReferences = 0;
+  }
 };
 
-
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // GraphTraits specializations for call graphs so that they can be treated as
-// graphs by the generic graph algorithms...
+// graphs by the generic graph algorithms.
 //
 
 // Provide graph traits for tranversing call graphs using standard graph
 // traversals.
 template <> struct GraphTraits<CallGraphNode*> {
   typedef CallGraphNode NodeType;
-  typedef NodeType::iterator ChildIteratorType;
+
+  typedef CallGraphNode::CallRecord CGNPairTy;
+  typedef std::pointer_to_unary_function<CGNPairTy, CallGraphNode*> CGNDerefFun;
 
   static NodeType *getEntryNode(CallGraphNode *CGN) { return CGN; }
-  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { return N->begin();}
-  static inline ChildIteratorType child_end  (NodeType *N) { return N->end(); }
+
+  typedef mapped_iterator<NodeType::iterator, CGNDerefFun> ChildIteratorType;
+
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return map_iterator(N->begin(), CGNDerefFun(CGNDeref));
+  }
+  static inline ChildIteratorType child_end  (NodeType *N) {
+    return map_iterator(N->end(), CGNDerefFun(CGNDeref));
+  }
+
+  static CallGraphNode *CGNDeref(CGNPairTy P) {
+    return P.second;
+  }
+
 };
 
 template <> struct GraphTraits<const CallGraphNode*> {
@@ -306,11 +354,11 @@ template<> struct GraphTraits<CallGraph*> : public GraphTraits<CallGraphNode*> {
     return map_iterator(CG->end(), DerefFun(CGdereference));
   }
 
-  static CallGraphNode &CGdereference (std::pair<const Function*,
-                                       CallGraphNode*> P) {
+  static CallGraphNode &CGdereference(PairTy P) {
     return *P.second;
   }
 };
+
 template<> struct GraphTraits<const CallGraph*> :
   public GraphTraits<const CallGraphNode*> {
   static NodeType *getEntryNode(const CallGraph *CGN) {
@@ -322,10 +370,9 @@ template<> struct GraphTraits<const CallGraph*> :
   static nodes_iterator nodes_end  (const CallGraph *CG) { return CG->end(); }
 };
 
-// Make sure that any clients of this file link in PostDominators.cpp
-static IncludeFile
-CALLGRAPH_INCLUDE_FILE((void*)&CallGraph::stub);
-
 } // End llvm namespace
 
+// Make sure that any clients of this file link in CallGraph.cpp
+FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(CallGraph)
+
 #endif