Implement bitfield clears
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / InlineSimple.cpp
index 0151a2d2ac6dfc191504a886336ee0f1b3f2720a..4355c6c4a19faa95fa3823a7ae9d76c8a3f1fff6 100644 (file)
-//===- FunctionInlining.cpp - Code to perform function inlining -----------===//
+//===- InlineSimple.cpp - Code to perform simple function inlining --------===//
+// 
+//                     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 implements bottom-up inlining of functions into callees.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#include "Inliner.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
-#include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/iOther.h"
-#include "llvm/iMemory.h"
-#include "Support/Statistic.h"
-#include <set>
+using namespace llvm;
 
 namespace {
-  Statistic<> NumInlined("inline", "Number of functions inlined");
-
-  struct FunctionInlining : public Pass {
-    virtual bool run(Module &M) {
-      bool Changed = false;
-      for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
-        Changed |= doInlining(I);
-      ProcessedFunctions.clear();
-      return Changed;
-    }
+  struct ArgInfo {
+    unsigned ConstantWeight;
+    unsigned AllocaWeight;
 
-  private:
-    std::set<Function*> ProcessedFunctions;  // Prevent infinite recursion
-    bool doInlining(Function *F);
+    ArgInfo(unsigned CWeight, unsigned AWeight)
+      : ConstantWeight(CWeight), AllocaWeight(AWeight) {}
   };
-  RegisterOpt<FunctionInlining> X("inline", "Function Integration/Inlining");
+
+  // FunctionInfo - For each function, calculate the size of it in blocks and
+  // instructions.
+  struct FunctionInfo {
+    // HasAllocas - Keep track of whether or not a function contains an alloca
+    // instruction that is not in the entry block of the function.  Inlining
+    // this call could cause us to blow out the stack, because the stack memory
+    // would never be released.
+    //
+    // FIXME: LLVM needs a way of dealloca'ing memory, which would make this
+    // irrelevant!
+    //
+    bool HasAllocas;
+
+    // NumInsts, NumBlocks - Keep track of how large each function is, which is
+    // used to estimate the code size cost of inlining it.
+    unsigned NumInsts, NumBlocks;
+
+    // ArgumentWeights - Each formal argument of the function is inspected to
+    // see if it is used in any contexts where making it a constant or alloca
+    // would reduce the code size.  If so, we add some value to the argument
+    // entry here.
+    std::vector<ArgInfo> ArgumentWeights;
+
+    FunctionInfo() : HasAllocas(false), NumInsts(0), NumBlocks(0) {}
+
+    /// analyzeFunction - Fill in the current structure with information gleaned
+    /// from the specified function.
+    void analyzeFunction(Function *F);
+  };
+
+  class SimpleInliner : public Inliner {
+    std::map<const Function*, FunctionInfo> CachedFunctionInfo;
+  public:
+    int getInlineCost(CallSite CS);
+  };
+  RegisterOpt<SimpleInliner> X("inline", "Function Integration/Inlining");
+}
+
+ModulePass *llvm::createFunctionInliningPass() { return new SimpleInliner(); }
+
+// CountCodeReductionForConstant - Figure out an approximation for how many
+// instructions will be constant folded if the specified value is constant.
+//
+static unsigned CountCodeReductionForConstant(Value *V) {
+  unsigned Reduction = 0;
+  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
+    if (isa<BranchInst>(*UI))
+      Reduction += 40;          // Eliminating a conditional branch is a big win
+    else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(*UI))
+      // Eliminating a switch is a big win, proportional to the number of edges
+      // deleted.
+      Reduction += (SI->getNumSuccessors()-1) * 40;
+    else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
+      // Turning an indirect call into a direct call is a BIG win
+      Reduction += CI->getCalledValue() == V ? 500 : 0;
+    } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
+      // Turning an indirect call into a direct call is a BIG win
+      Reduction += II->getCalledValue() == V ? 500 : 0;
+    } else {
+      // Figure out if this instruction will be removed due to simple constant
+      // propagation.
+      Instruction &Inst = cast<Instruction>(**UI);
+      bool AllOperandsConstant = true;
+      for (unsigned i = 0, e = Inst.getNumOperands(); i != e; ++i)
+        if (!isa<Constant>(Inst.getOperand(i)) && Inst.getOperand(i) != V) {
+          AllOperandsConstant = false;
+          break;
+        }
+
+      if (AllOperandsConstant) {
+        // We will get to remove this instruction...
+        Reduction += 7;
+        
+        // And any other instructions that use it which become constants
+        // themselves.
+        Reduction += CountCodeReductionForConstant(&Inst);
+      }
+    }
+
+  return Reduction;
 }
 
-Pass *createFunctionInliningPass() { return new FunctionInlining(); }
+// CountCodeReductionForAlloca - Figure out an approximation of how much smaller
+// the function will be if it is inlined into a context where an argument
+// becomes an alloca.
+//
+static unsigned CountCodeReductionForAlloca(Value *V) {
+  if (!isa<PointerType>(V->getType())) return 0;  // Not a pointer
+  unsigned Reduction = 0;
+  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
+    Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
+    if (isa<LoadInst>(I) || isa<StoreInst>(I))
+      Reduction += 10;
+    else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
+      // If the GEP has variable indices, we won't be able to do much with it.
+      for (Instruction::op_iterator I = GEP->op_begin()+1, E = GEP->op_end();
+           I != E; ++I)
+        if (!isa<Constant>(*I)) return 0;
+      Reduction += CountCodeReductionForAlloca(GEP)+15;
+    } else {
+      // If there is some other strange instruction, we're not going to be able
+      // to do much if we inline this.
+      return 0;
+    }
+  }
+
+  return Reduction;
+}
+
+/// analyzeFunction - Fill in the current structure with information gleaned
+/// from the specified function.
+void FunctionInfo::analyzeFunction(Function *F) {
+  unsigned NumInsts = 0, NumBlocks = 0;
+
+  // Look at the size of the callee.  Each basic block counts as 20 units, and
+  // each instruction counts as 10.
+  for (Function::const_iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
+    for (BasicBlock::const_iterator II = BB->begin(), E = BB->end();
+         II != E; ++II) {
+      if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) ++NumInsts;
+
+      // If there is an alloca in the body of the function, we cannot currently
+      // inline the function without the risk of exploding the stack.
+      if (isa<AllocaInst>(II) && BB != F->begin()) {
+        HasAllocas = true;
+        this->NumBlocks = this->NumInsts = 1;
+        return;
+      }
+    }
+
+    ++NumBlocks;
+  }
+
+  this->NumBlocks = NumBlocks;
+  this->NumInsts  = NumInsts;
 
+  // Check out all of the arguments to the function, figuring out how much
+  // code can be eliminated if one of the arguments is a constant.
+  for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); I != E; ++I)
+    ArgumentWeights.push_back(ArgInfo(CountCodeReductionForConstant(I),
+                                      CountCodeReductionForAlloca(I)));
+}
 
-// ShouldInlineFunction - The heuristic used to determine if we should inline
-// the function call or not.
+
+// getInlineCost - The heuristic used to determine if we should inline the
+// function call or not.
 //
-static inline bool ShouldInlineFunction(const CallInst *CI) {
-  assert(CI->getParent() && CI->getParent()->getParent() && 
-        "Call not embedded into a function!");
-
-  const Function *Callee = CI->getCalledFunction();
-  if (Callee == 0 || Callee->isExternal())
-    return false;  // Cannot inline an indirect call... or external function.
-
-  // Don't inline a recursive call.
-  const Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
-  if (Caller == Callee) return false;
-
-  // InlineQuality - This value measures how good of an inline candidate this
-  // call site is to inline.  The initial value determines how aggressive the
-  // inliner is.  If this value is negative after the final computation,
-  // inlining is not performed.
+int SimpleInliner::getInlineCost(CallSite CS) {
+  Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
+  Function *Callee = CS.getCalledFunction();
+  const Function *Caller = TheCall->getParent()->getParent();
+
+  // Don't inline a directly recursive call.
+  if (Caller == Callee) return 2000000000;
+
+  // InlineCost - This value measures how good of an inline candidate this call
+  // site is to inline.  A lower inline cost make is more likely for the call to
+  // be inlined.  This value may go negative.
   //
-  int InlineQuality = 200;            // FIXME: This is VERY conservative
+  int InlineCost = 0;
 
   // If there is only one call of the function, and it has internal linkage,
   // make it almost guaranteed to be inlined.
   //
-  if (Callee->use_size() == 1 && Callee->hasInternalLinkage())
-    InlineQuality += 30000;
+  if (Callee->hasInternalLinkage() && Callee->hasOneUse())
+    InlineCost -= 30000;
+
+  // Get information about the callee...
+  FunctionInfo &CalleeFI = CachedFunctionInfo[Callee];
 
-  // Add to the inline quality for properties that make the call valueable to
+  // If we haven't calculated this information yet, do so now.
+  if (CalleeFI.NumBlocks == 0)
+    CalleeFI.analyzeFunction(Callee);
+
+  // Don't inline calls to functions with allocas that are not in the entry
+  // block of the function.
+  if (CalleeFI.HasAllocas)
+    return 2000000000;
+
+  // Add to the inline quality for properties that make the call valuable to
   // inline.  This includes factors that indicate that the result of inlining
   // the function will be optimizable.  Currently this just looks at arguments
   // passed into the function.
   //
-  for (User::const_op_iterator I = CI->op_begin()+1, E = CI->op_end();
-       I != E; ++I){
+  unsigned ArgNo = 0;
+  for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
+       I != E; ++I, ++ArgNo) {
     // Each argument passed in has a cost at both the caller and the callee
     // sides.  This favors functions that take many arguments over functions
     // that take few arguments.
-    InlineQuality += 20;
+    InlineCost -= 20;
 
     // If this is a function being passed in, it is very likely that we will be
     // able to turn an indirect function call into a direct function call.
     if (isa<Function>(I))
-      InlineQuality += 100;
+      InlineCost -= 100;
 
-    // If a constant, global variable or alloca is passed in, inlining this
-    // function is likely to allow significant future optimization possibilities
-    // (constant propagation, scalar promotion, and scalarization), so encourage
-    // the inlining of the function.
+    // If an alloca is passed in, inlining this function is likely to allow
+    // significant future optimization possibilities (like scalar promotion, and
+    // scalarization), so encourage the inlining of the function.
     //
-    else if (isa<Constant>(I) || isa<GlobalVariable>(I) || isa<AllocaInst>(I))
-      InlineQuality += 60;
+    else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
+      if (ArgNo < CalleeFI.ArgumentWeights.size())
+        InlineCost -= CalleeFI.ArgumentWeights[ArgNo].AllocaWeight;
+
+    // If this is a constant being passed into the function, use the argument
+    // weights calculated for the callee to determine how much will be folded
+    // away with this information.
+    } else if (isa<Constant>(I)) {
+      if (ArgNo < CalleeFI.ArgumentWeights.size())
+        InlineCost -= CalleeFI.ArgumentWeights[ArgNo].ConstantWeight;
+    }
   }
 
   // Now that we have considered all of the factors that make the call site more
   // likely to be inlined, look at factors that make us not want to inline it.
-  // As soon as the inline quality gets negative, bail out.
-
-  // Look at the size of the callee.  Each basic block counts as 20 units, and
-  // each instruction counts as 10.
-  for (Function::const_iterator BB = Callee->begin(), E = Callee->end();
-       BB != E; ++BB) {
-    InlineQuality -= BB->size()*10 + 20;
-    if (InlineQuality < 0) return false;
-  }
 
   // Don't inline into something too big, which would make it bigger.  Here, we
   // count each basic block as a single unit.
-  for (Function::const_iterator BB = Caller->begin(), E = Caller->end();
-       BB != E; ++BB) {
-    --InlineQuality;
-    if (InlineQuality < 0) return false;
-  }
-
-  // If we get here, this call site is high enough "quality" to inline.
-  DEBUG(std::cerr << "Inlining in '" << Caller->getName()
-                  << "', quality = " << InlineQuality << ": " << *CI);
-  return true;
-}
+  //
+  InlineCost += Caller->size()/20;
 
 
-// doInlining - Use a heuristic based approach to inline functions that seem to
-// look good.
-//
-bool FunctionInlining::doInlining(Function *F) {
-  // If we have already processed this function (ie, it is recursive) don't
-  // revisit.
-  std::set<Function*>::iterator PFI = ProcessedFunctions.lower_bound(F);
-  if (PFI != ProcessedFunctions.end() && *PFI == F) return false;
-
-  // Insert the function in the set so it doesn't get revisited.
-  ProcessedFunctions.insert(PFI, F);
-
-  bool Changed = false;
-  for (Function::iterator BB = F->begin(); BB != F->end(); ++BB)
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
-      bool ShouldInc = true;
-      // Found a call instruction? FIXME: This should also handle INVOKEs
-      if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
-        if (Function *Callee = CI->getCalledFunction())
-          doInlining(Callee);  // Inline in callees before callers!
-
-        // Decide whether we should inline this function...
-        if (ShouldInlineFunction(CI)) {
-          // Save an iterator to the instruction before the call if it exists,
-          // otherwise get an iterator at the end of the block... because the
-          // call will be destroyed.
-          //
-          BasicBlock::iterator SI;
-          if (I != BB->begin()) {
-            SI = I; --SI;           // Instruction before the call...
-          } else {
-            SI = BB->end();
-          }
-
-          // Attempt to inline the function...
-          if (InlineFunction(CI)) {
-            ++NumInlined;
-            Changed = true;
-            // Move to instruction before the call...
-            I = (SI == BB->end()) ? BB->begin() : SI;
-            ShouldInc = false;  // Don't increment iterator until next time
-          }
-        }
-      }
-      if (ShouldInc) ++I;
-    }
-
-  return Changed;
+  // Look at the size of the callee.  Each basic block counts as 20 units, and
+  // each instruction counts as 5.
+  InlineCost += CalleeFI.NumInsts*5 + CalleeFI.NumBlocks*20;
+  return InlineCost;
 }