Temporarily set SROA threshold to 512.
[oota-llvm.git] / tools / opt / opt.cpp
index 9d0837c29d745d8f8058a1313ec5951e2d026902..64b554cea4a40ccc455ef23f69997c83c7c8bf59 100644 (file)
@@ -1,45 +1,57 @@
+//===- opt.cpp - The LLVM Modular Optimizer -------------------------------===//
+//
+//                     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.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// LLVM Modular Optimizer Utility: opt
 //
 // Optimizations may be specified an arbitrary number of times on the command
-// line, they are run in the order specified.
+// line, They are run in the order specified.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/PassManager.h"
-#include "llvm/Bytecode/Reader.h"
-#include "llvm/Bytecode/WriteBytecodePass.h"
+#include "llvm/CallGraphSCCPass.h"
+#include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
 #include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachineImpls.h"
 #include "llvm/Support/PassNameParser.h"
-#include "Support/Signals.h"
+#include "llvm/System/Signals.h"
+#include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
+#include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
+#include "llvm/Support/PluginLoader.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
+#include "llvm/Support/SystemUtils.h"
+#include "llvm/LinkAllPasses.h"
+#include "llvm/LinkAllVMCore.h"
+#include <iostream>
 #include <fstream>
 #include <memory>
 #include <algorithm>
-
-using std::cerr;
-using std::string;
-
+using namespace llvm;
 
 // The OptimizationList is automatically populated with registered Passes by the
 // PassNameParser.
 //
-static cl::list<const PassInfo*, bool,
-                FilteredPassNameParser<PassInfo::Optimization> >
-OptimizationList(cl::desc("Optimizations available:"));
-
+static cl::list<const PassInfo*, bool, PassNameParser>
+PassList(cl::desc("Optimizations available:"));
 
 // Other command line options...
 //
-static cl::opt<string>
-InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input bytecode>"), cl::init("-"));
+static cl::opt<std::string>
+InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input bitcode file>"), 
+    cl::init("-"), cl::value_desc("filename"));
 
-static cl::opt<string>
+static cl::opt<std::string>
 OutputFilename("o", cl::desc("Override output filename"),
-               cl::value_desc("filename"));
+               cl::value_desc("filename"), cl::init("-"));
 
 static cl::opt<bool>
 Force("f", cl::desc("Overwrite output files"));
@@ -48,95 +60,382 @@ static cl::opt<bool>
 PrintEachXForm("p", cl::desc("Print module after each transformation"));
 
 static cl::opt<bool>
-NoOutput("no-output", cl::desc("Do not write result bytecode file"), cl::Hidden);
+NoOutput("disable-output",
+         cl::desc("Do not write result bitcode file"), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+NoVerify("disable-verify", cl::desc("Do not verify result module"), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+VerifyEach("verify-each", cl::desc("Verify after each transform"));
+
+static cl::opt<bool>
+StripDebug("strip-debug",
+           cl::desc("Strip debugger symbol info from translation unit"));
 
 static cl::opt<bool>
-Quiet("q", cl::desc("Don't print 'program modified' message"));
+DisableInline("disable-inlining", cl::desc("Do not run the inliner pass"));
+
+static cl::opt<bool> 
+DisableOptimizations("disable-opt", 
+                     cl::desc("Do not run any optimization passes"));
+
+static cl::opt<bool>
+StandardCompileOpts("std-compile-opts", 
+                   cl::desc("Include the standard compile time optimizations"));
+
+static cl::opt<bool>
+Quiet("q", cl::desc("Obsolete option"), cl::Hidden);
 
 static cl::alias
 QuietA("quiet", cl::desc("Alias for -q"), cl::aliasopt(Quiet));
 
+static cl::opt<bool>
+AnalyzeOnly("analyze", cl::desc("Only perform analysis, no optimization"));
+
+// ---------- Define Printers for module and function passes ------------
+namespace {
+
+struct CallGraphSCCPassPrinter : public CallGraphSCCPass {
+  static char ID;
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  CallGraphSCCPassPrinter(const PassInfo *PI) : 
+    CallGraphSCCPass((intptr_t)&ID), PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnSCC(const std::vector<CallGraphNode *>&SCC) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName() << "':\n";
+
+      for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e; ++i) {
+        Function *F = SCC[i]->getFunction();
+        if (F) 
+          getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, F->getParent());
+      }
+    }
+    // Get and print pass...
+    return false;
+  }
+  
+  virtual const char *getPassName() const { return "'Pass' Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
+};
+
+char CallGraphSCCPassPrinter::ID = 0;
+
+struct ModulePassPrinter : public ModulePass {
+  static char ID;
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  ModulePassPrinter(const PassInfo *PI) : ModulePass((intptr_t)&ID),
+                                          PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnModule(Module &M) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName() << "':\n";
+      getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, &M);
+    }
+
+    // Get and print pass...
+    return false;
+  }
+
+  virtual const char *getPassName() const { return "'Pass' Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
+};
+
+char ModulePassPrinter::ID = 0;
+struct FunctionPassPrinter : public FunctionPass {
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  static char ID;
+  FunctionPassPrinter(const PassInfo *PI) : FunctionPass((intptr_t)&ID),
+                                            PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnFunction(Function &F) {
+    if (!Quiet) { 
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName()
+           << "' for function '" << F.getName() << "':\n";
+    }
+    // Get and print pass...
+    getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, F.getParent());
+    return false;
+  }
+
+  virtual const char *getPassName() const { return "FunctionPass Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
+};
+
+char FunctionPassPrinter::ID = 0;
+
+struct LoopPassPrinter : public LoopPass {
+  static char ID;
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  LoopPassPrinter(const PassInfo *PI) : 
+    LoopPass((intptr_t)&ID), PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName() << "':\n";
+      getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, 
+                                  L->getHeader()->getParent()->getParent());
+    }
+    // Get and print pass...
+    return false;
+  }
+  
+  virtual const char *getPassName() const { return "'Pass' Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
+};
+
+char LoopPassPrinter::ID = 0;
+
+struct BasicBlockPassPrinter : public BasicBlockPass {
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  static char ID;
+  BasicBlockPassPrinter(const PassInfo *PI) 
+    : BasicBlockPass((intptr_t)&ID), PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing Analysis info for BasicBlock '" << BB.getName()
+           << "': Pass " << PassToPrint->getPassName() << ":\n";
+    }
+
+    // Get and print pass...
+    getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, BB.getParent()->getParent());
+    return false;
+  }
+
+  virtual const char *getPassName() const { return "BasicBlockPass Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
+};
+
+char BasicBlockPassPrinter::ID = 0;
+inline void addPass(PassManager &PM, Pass *P) {
+  // Add the pass to the pass manager...
+  PM.add(P);
+
+  // If we are verifying all of the intermediate steps, add the verifier...
+  if (VerifyEach) PM.add(createVerifierPass());
+}
+
+void AddStandardCompilePasses(PassManager &PM) {
+  PM.add(createVerifierPass());                  // Verify that input is correct
+
+  addPass(PM, createLowerSetJmpPass());          // Lower llvm.setjmp/.longjmp
+
+  // If the -strip-debug command line option was specified, do it.
+  if (StripDebug)
+    addPass(PM, createStripSymbolsPass(true));
+
+  if (DisableOptimizations) return;
+
+  addPass(PM, createRaiseAllocationsPass());     // call %malloc -> malloc inst
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Clean up disgusting code
+  addPass(PM, createPromoteMemoryToRegisterPass());// Kill useless allocas
+  addPass(PM, createGlobalOptimizerPass());      // Optimize out global vars
+  addPass(PM, createGlobalDCEPass());            // Remove unused fns and globs
+  addPass(PM, createIPConstantPropagationPass());// IP Constant Propagation
+  addPass(PM, createDeadArgEliminationPass());   // Dead argument elimination
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after IPCP & DAE
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Clean up after IPCP & DAE
+
+  addPass(PM, createPruneEHPass());              // Remove dead EH info
+
+  if (!DisableInline)
+    addPass(PM, createFunctionInliningPass());   // Inline small functions
+  addPass(PM, createArgumentPromotionPass());    // Scalarize uninlined fn args
+
+  addPass(PM, createTailDuplicationPass());      // Simplify cfg by copying code
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Cleanup for scalarrepl.
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  // FIXME: Temporary!
+  addPass(PM, createScalarReplAggregatesPass(512)); // Break up aggregate allocas
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Combine silly seq's
+  addPass(PM, createCondPropagationPass());      // Propagate conditionals
+
+  addPass(PM, createTailCallEliminationPass());  // Eliminate tail calls
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  addPass(PM, createReassociatePass());          // Reassociate expressions
+  addPass(PM, createLoopRotatePass());
+  addPass(PM, createLICMPass());                 // Hoist loop invariants
+  addPass(PM, createLoopUnswitchPass());         // Unswitch loops.
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after LICM/reassoc
+  addPass(PM, createIndVarSimplifyPass());       // Canonicalize indvars
+  addPass(PM, createLoopUnrollPass());           // Unroll small loops
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after the unroller
+  addPass(PM, createLoadValueNumberingPass());   // GVN for load instructions
+  addPass(PM, createGCSEPass());                 // Remove common subexprs
+  addPass(PM, createSCCPPass());                 // Constant prop with SCCP
+
+  // Run instcombine after redundancy elimination to exploit opportunities
+  // opened up by them.
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass());
+  addPass(PM, createCondPropagationPass());      // Propagate conditionals
+
+  addPass(PM, createDeadStoreEliminationPass()); // Delete dead stores
+  addPass(PM, createAggressiveDCEPass());        // SSA based 'Aggressive DCE'
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  addPass(PM, createSimplifyLibCallsPass());     // Library Call Optimizations
+  addPass(PM, createDeadTypeEliminationPass());  // Eliminate dead types
+  addPass(PM, createConstantMergePass());        // Merge dup global constants
+}
+
+} // anonymous namespace
+
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // main for opt
 //
 int main(int argc, char **argv) {
-  cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
-                             " llvm .bc -> .bc modular optimizer\n");
+  llvm_shutdown_obj X;  // Call llvm_shutdown() on exit.
+  try {
+    cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
+      " llvm .bc -> .bc modular optimizer and analysis printer \n");
+    sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 
-  // FIXME: The choice of target should be controllable on the command line.
-  TargetData TD("opt target");
+    // Allocate a full target machine description only if necessary.
+    // FIXME: The choice of target should be controllable on the command line.
+    std::auto_ptr<TargetMachine> target;
 
-  // Allocate a full target machine description only if necessary...
-  // FIXME: The choice of target should be controllable on the command line.
-  std::auto_ptr<TargetMachine> target;
+    std::string ErrorMessage;
 
-  TargetMachine* TM = NULL;
+    // Load the input module...
+    std::auto_ptr<Module> M;
+    if (MemoryBuffer *Buffer
+          = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(InputFilename, &ErrorMessage)) {
+      M.reset(ParseBitcodeFile(Buffer, &ErrorMessage));
+      delete Buffer;
+    }
+    
+    if (M.get() == 0) {
+      cerr << argv[0] << ": ";
+      if (ErrorMessage.size())
+        cerr << ErrorMessage << "\n";
+      else
+        cerr << "bitcode didn't read correctly.\n";
+      return 1;
+    }
 
-  // Load the input module...
-  std::auto_ptr<Module> M(ParseBytecodeFile(InputFilename));
-  if (M.get() == 0) {
-    cerr << argv[0] << ": bytecode didn't read correctly.\n";
-    return 1;
-  }
+    // Figure out what stream we are supposed to write to...
+    // FIXME: cout is not binary!
+    std::ostream *Out = &std::cout;  // Default to printing to stdout...
+    if (OutputFilename != "-") {
+      if (!Force && std::ifstream(OutputFilename.c_str())) {
+        // If force is not specified, make sure not to overwrite a file!
+        cerr << argv[0] << ": error opening '" << OutputFilename
+             << "': file exists!\n"
+             << "Use -f command line argument to force output\n";
+        return 1;
+      }
+      std::ios::openmode io_mode = std::ios::out | std::ios::trunc |
+                                   std::ios::binary;
+      Out = new std::ofstream(OutputFilename.c_str(), io_mode);
 
-  // Figure out what stream we are supposed to write to...
-  std::ostream *Out = &std::cout;  // Default to printing to stdout...
-  if (OutputFilename != "") {
-    if (!Force && std::ifstream(OutputFilename.c_str())) {
-      // If force is not specified, make sure not to overwrite a file!
-      cerr << argv[0] << ": error opening '" << OutputFilename
-           << "': file exists!\n"
-           << "Use -f command line argument to force output\n";
-      return 1;
+      if (!Out->good()) {
+        cerr << argv[0] << ": error opening " << OutputFilename << "!\n";
+        return 1;
+      }
+
+      // Make sure that the Output file gets unlinked from the disk if we get a
+      // SIGINT
+      sys::RemoveFileOnSignal(sys::Path(OutputFilename));
     }
-    Out = new std::ofstream(OutputFilename.c_str());
 
-    if (!Out->good()) {
-      cerr << argv[0] << ": error opening " << OutputFilename << "!\n";
-      return 1;
+    // If the output is set to be emitted to standard out, and standard out is a
+    // console, print out a warning message and refuse to do it.  We don't
+    // impress anyone by spewing tons of binary goo to a terminal.
+    if (!Force && !NoOutput && CheckBitcodeOutputToConsole(Out,!Quiet)) {
+      NoOutput = true;
     }
 
-    // Make sure that the Output file gets unlink'd from the disk if we get a
-    // SIGINT
-    RemoveFileOnSignal(OutputFilename);
-  }
+    // Create a PassManager to hold and optimize the collection of passes we are
+    // about to build...
+    //
+    PassManager Passes;
 
-  // Create a PassManager to hold and optimize the collection of passes we are
-  // about to build...
-  //
-  PassManager Passes;
+    // Add an appropriate TargetData instance for this module...
+    Passes.add(new TargetData(M.get()));
 
-  // Create a new optimization pass for each one specified on the command line
-  for (unsigned i = 0; i < OptimizationList.size(); ++i) {
-    const PassInfo *Opt = OptimizationList[i];
-    
-    if (Opt->getNormalCtor())
-      Passes.add(Opt->getNormalCtor()());
-    else if (Opt->getDataCtor())
-      Passes.add(Opt->getDataCtor()(TD));    // Provide dummy target data...
-    else if (Opt->getTargetCtor()) {
-      if (target.get() == NULL)
-        target.reset(allocateSparcTargetMachine()); // FIXME: target option
-      assert(target.get() && "Could not allocate target machine!");
-      Passes.add(Opt->getTargetCtor()(*target.get()));
-    } else
-      cerr << argv[0] << ": cannot create pass: " << Opt->getPassName() << "\n";
-
-    if (PrintEachXForm)
-      Passes.add(new PrintModulePass(&cerr));
-  }
+    // If -std-compile-opts is given, add in all the standard compilation 
+    // optimizations first. This will handle -strip-debug, -disable-inline,
+    // and -disable-opt as well.
+    if (StandardCompileOpts)
+      AddStandardCompilePasses(Passes);
 
-  // Check that the module is well formed on completion of optimization
-  Passes.add(createVerifierPass());
+    // otherwise if the -strip-debug command line option was specified, add it.
+    else if (StripDebug)
+      addPass(Passes, createStripSymbolsPass(true));
 
-  // Write bytecode out to disk or cout as the last step...
-  if (!NoOutput)
-    Passes.add(new WriteBytecodePass(Out, Out != &std::cout));
+    // Create a new optimization pass for each one specified on the command line
+    for (unsigned i = 0; i < PassList.size(); ++i) {
+      const PassInfo *PassInf = PassList[i];
+      Pass *P = 0;
+      if (PassInf->getNormalCtor())
+        P = PassInf->getNormalCtor()();
+      else
+        cerr << argv[0] << ": cannot create pass: "
+             << PassInf->getPassName() << "\n";
+      if (P) {
+        addPass(Passes, P);
+        
+        if (AnalyzeOnly) {
+          if (dynamic_cast<BasicBlockPass*>(P))
+            Passes.add(new BasicBlockPassPrinter(PassInf));
+          else if (dynamic_cast<LoopPass*>(P))
+            Passes.add(new  LoopPassPrinter(PassInf));
+          else if (dynamic_cast<FunctionPass*>(P))
+            Passes.add(new FunctionPassPrinter(PassInf));
+          else if (dynamic_cast<CallGraphSCCPass*>(P))
+            Passes.add(new CallGraphSCCPassPrinter(PassInf));
+          else
+            Passes.add(new ModulePassPrinter(PassInf));
+        }
+      }
+      
+      if (PrintEachXForm)
+        Passes.add(new PrintModulePass(&cerr));
+    }
+
+    // Check that the module is well formed on completion of optimization
+    if (!NoVerify && !VerifyEach)
+      Passes.add(createVerifierPass());
+
+    // Write bitcode out to disk or cout as the last step...
+    if (!NoOutput && !AnalyzeOnly)
+      Passes.add(CreateBitcodeWriterPass(*Out));
 
-  // Now that we have all of the passes ready, run them.
-  if (Passes.run(*M.get()) && !Quiet)
-    cerr << "Program modified.\n";
+    // Now that we have all of the passes ready, run them.
+    Passes.run(*M.get());
 
-  return 0;
+    // Delete the ofstream.
+    if (Out != &std::cout) 
+      delete Out;
+    return 0;
+
+  } catch (const std::string& msg) {
+    cerr << argv[0] << ": " << msg << "\n";
+  } catch (...) {
+    cerr << argv[0] << ": Unexpected unknown exception occurred.\n";
+  }
+  llvm_shutdown();
+  return 1;
 }