MethodPass's are now guaranteed to not be run on external methods!
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Instrumentation / TraceValues.cpp
index 4917eca96724914037ad7eade992515c8d985e3b..aad63c848f2b2284099ba59bcd7d7216c6aca841 100644 (file)
@@ -1,46 +1,72 @@
-// $Id$
-//***************************************************************************
-// File:
-//     TraceValues.cpp
-// 
-// Purpose:
-//      Support for inserting LLVM code to print values at basic block
-//      and method exits.  Also exports functions to create a call
-//      "printf" instruction with one of the signatures listed below.
-// 
-// History:
-//     10/11/01         -  Vikram Adve  -  Created
-//**************************************************************************/
-
+//===- TraceValues.cpp - Value Tracing for debugging -------------*- C++ -*--=//
+//
+// Support for inserting LLVM code to print values at basic block and method
+// exits.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Transforms/Instrumentation/TraceValues.h"
 #include "llvm/GlobalVariable.h"
-#include "llvm/ConstPoolVals.h"
-#include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/ConstantVals.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Instruction.h"
+#include "llvm/iMemory.h"
 #include "llvm/iTerminators.h"
 #include "llvm/iOther.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
 #include "llvm/Method.h"
 #include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/SymbolTable.h"
-#include <strstream>
 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
+#include "Support/StringExtras.h"
+#include <sstream>
+using std::vector;
+using std::string;
+
+// Add a prototype for printf if it is not already in the program.
+//
+bool InsertTraceCode::doInitialization(Module *M) {
+  SymbolTable *ST = M->getSymbolTable();
+  const Type *SBP = PointerType::get(Type::SByteTy);
+  const MethodType *MTy =
+    MethodType::get(Type::IntTy, vector<const Type*>(1, SBP), true);
+
+  if (Value *Meth = ST->lookup(PointerType::get(MTy), "printf")) {
+    PrintfMeth = cast<Method>(Meth);
+    return false;
+  }
+
+  // Create a new method and add it to the module
+  PrintfMeth = new Method(MTy, false, "printf");
+  M->getMethodList().push_back(PrintfMeth);
+  return true;
+}
+
+
+static inline GlobalVariable *getStringRef(Module *M, const string &str) {
+  // Create a constant internal string reference...
+  Constant *Init = ConstantArray::get(str);
+  GlobalVariable *GV = new GlobalVariable(Init->getType(), true, true, Init,
+                                          "trstr");
+  M->getGlobalList().push_back(GV);
+  return GV;
+}
+
 
-static inline GlobalVariable *
-GetStringRef(Module *M, const string &str)
-{
-  ConstPoolArray *Init = ConstPoolArray::get(str);
-  GlobalVariable *V = new GlobalVariable(Init->getType(), /*Const*/true, Init);
-  M->getGlobalList().push_back(V);
+// 
+// Check if this instruction has any uses outside its basic block,
+// or if it used by either a Call or Return instruction.
+// 
+static inline bool LiveAtBBExit(const Instruction* I) {
+  const BasicBlock *BB = I->getParent();
+  for (Value::use_const_iterator U = I->use_begin(); U != I->use_end(); ++U)
+    if (const Instruction *UI = dyn_cast<Instruction>(*U))
+      if (UI->getParent() != BB || isa<ReturnInst>(UI))
+        return true;
 
-  return V;
+  return false;
 }
 
-static inline bool
-TraceThisOpCode(unsigned opCode)
-{
+
+static inline bool TraceThisOpCode(unsigned opCode) {
   // Explicitly test for opCodes *not* to trace so that any new opcodes will
   // be traced by default (VoidTy's are already excluded)
   // 
@@ -51,158 +77,198 @@ TraceThisOpCode(unsigned opCode)
 }
 
 
-static void 
-FindValuesToTraceInBB(BasicBlock* bb, vector<Value*>& valuesToTraceInBB)
-{
-  for (BasicBlock::iterator II = bb->begin(); II != bb->end(); ++II)
-    if ((*II)->getType()->isPrimitiveType() && 
-        (*II)->getType() != Type::VoidTy &&
-        TraceThisOpCode((*II)->getOpcode()))
-      {
-        valuesToTraceInBB.push_back(*II);
-      }
+static bool ShouldTraceValue(const Instruction *I) {
+  return
+    I->getType() != Type::VoidTy && LiveAtBBExit(I) &&
+    TraceThisOpCode(I->getOpcode());
 }
 
-// The invocation should be:
-//       call "printVal"(value).
-// 
-static Value *GetPrintMethodForType(Module *Mod, const Type *VTy) {
-  MethodType *MTy = MethodType::get(Type::VoidTy, vector<const Type*>(1, VTy),
-                                    /*isVarArg*/ false);
-  
-  SymbolTable *ST = Mod->getSymbolTableSure();
-  if (Value *V = ST->lookup(PointerType::get(MTy), "printVal"))
-    return V;
+static string getPrintfCodeFor(const Value *V) {
+  if (V == 0) return "";
+  switch (V->getType()->getPrimitiveID()) {
+  case Type::BoolTyID:
+  case Type::UByteTyID: case Type::UShortTyID:
+  case Type::UIntTyID:  case Type::ULongTyID:
+  case Type::SByteTyID: case Type::ShortTyID:
+  case Type::IntTyID:   case Type::LongTyID:
+    return "%d";
+    
+  case Type::FloatTyID: case Type::DoubleTyID:
+    return "%g";
 
-  // Create a new method and add it to the module
-  Method *M = new Method(MTy, "printVal");
-  Mod->getMethodList().push_back(M);
-  return M;
+  case Type::LabelTyID: case Type::PointerTyID:
+    return "%p";
+    
+  default:
+    assert(0 && "Illegal value to print out...");
+    return "";
+  }
 }
 
 
-static void InsertPrintInsts(Value *Val,
-                             BasicBlock::iterator &BBI,
-                             Module *Mod,
-                             unsigned int indent,
-                             bool isMethodExit) {
-  const Type* ValTy = Val->getType();
-  BasicBlock *BB = (*BBI)->getParent();
-  
-  assert(ValTy->isPrimitiveType() &&
-         ValTy->getPrimitiveID() != Type::VoidTyID &&
-         ValTy->getPrimitiveID() != Type::TypeTyID &&
-         ValTy->getPrimitiveID() != Type::LabelTyID && 
-         "Unsupported type for printing");
-  
-  const Value* scopeToUse = 
-    isMethodExit ? (const Value*)BB->getParent() : (const Value*)BB;
-
-  // Create the marker string...
-  strstream scopeNameString;
-  WriteAsOperand(scopeNameString, scopeToUse) << " : ";
-  WriteAsOperand(scopeNameString, Val) << " = " << ends;
-  string fmtString(indent, ' ');
-  
-  fmtString += string(" At exit of") + scopeNameString.str();
+static void InsertPrintInst(Value *V, BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator &BBI,
+                            string Message, Method *Printf) {
+  // Escape Message by replacing all % characters with %% chars.
+  unsigned Offset = 0;
+  while ((Offset = Message.find('%', Offset)) != string::npos) {
+    Message.replace(Offset, 2, "%%");
+    Offset += 2;  // Skip over the new %'s
+  }
+
+  Module *Mod = BB->getParent()->getParent();
 
   // Turn the marker string into a global variable...
-  GlobalVariable *fmtVal = GetStringRef(Mod, fmtString);
+  GlobalVariable *fmtVal = getStringRef(Mod, Message+getPrintfCodeFor(V)+"\n");
+
+  // Turn the format string into an sbyte *
+  Instruction *GEP = 
+    new GetElementPtrInst(fmtVal,
+                          vector<Value*>(2,ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0)),
+                          "trstr");
+  BBI = BB->getInstList().insert(BBI, GEP)+1;
   
   // Insert the first print instruction to print the string flag:
-  Instruction *I = new CallInst(GetPrintMethodForType(Mod, fmtVal->getType()),
-                                vector<Value*>(1, fmtVal));
-  BBI = BB->getInstList().insert(BBI, I)+1;
-
-  // Insert the next print instruction to print the value:
-  I = new CallInst(GetPrintMethodForType(Mod, ValTy),
-                   vector<Value*>(1, Val));
-  BBI = BB->getInstList().insert(BBI, I)+1;
-
-  // Print out a newline
-  fmtVal = GetStringRef(Mod, "\n");
-  I = new CallInst(GetPrintMethodForType(Mod, fmtVal->getType()),
-                   vector<Value*>(1, fmtVal));
+  vector<Value*> PrintArgs;
+  PrintArgs.push_back(GEP);
+  if (V) PrintArgs.push_back(V);
+  Instruction *I = new CallInst(Printf, PrintArgs, "trace");
   BBI = BB->getInstList().insert(BBI, I)+1;
 }
+                            
 
+static void InsertVerbosePrintInst(Value *V, BasicBlock *BB,
+                                   BasicBlock::iterator &BBI,
+                                   const string &Message, Method *Printf) {
+  std::ostringstream OutStr;
+  if (V) WriteAsOperand(OutStr, V);
+  InsertPrintInst(V, BB, BBI, Message+OutStr.str()+" = ", Printf);
+}
 
 
-// 
 // Insert print instructions at the end of the basic block *bb
-// for each value in valueVec[].  *bb must postdominate the block
-// in which the value is computed; this is not checked here.
+// for each value in valueVec[] that is live at the end of that basic block,
+// or that is stored to memory in this basic block.
+// If the value is stored to memory, we load it back before printing
+// We also return all such loaded values in the vector valuesStoredInMethod
+// for printing at the exit from the method.  (Note that in each invocation
+// of the method, this will only get the last value stored for each static
+// store instruction).
+// *bb must be the block in which the value is computed;
+// this is not checked here.
 // 
-static void
-TraceValuesAtBBExit(const vector<Value*>& valueVec,
-                    BasicBlock* bb,
-                    Module* module,
-                    unsigned int indent,
-                    bool isMethodExit)
-{
-  // Get an iterator to point to the insertion location
+static void TraceValuesAtBBExit(BasicBlock *BB, Method *Printf,
+                                vector<Instruction*> *valuesStoredInMethod) {
+  // Get an iterator to point to the insertion location, which is
+  // just before the terminator instruction.
   // 
-  BasicBlock::InstListType& instList = bb->getInstList();
-  TerminatorInst* termInst = bb->getTerminator(); 
-  BasicBlock::iterator here = instList.end()-1;
-  assert((*here)->isTerminator());
+  BasicBlock::iterator InsertPos = BB->end()-1;
+  assert((*InsertPos)->isTerminator());
   
+  // If the terminator is a conditional branch, insert the trace code just
+  // before the instruction that computes the branch condition (just to
+  // avoid putting a call between the CC-setting instruction and the branch).
+  // Use laterInstrSet to mark instructions that come after the setCC instr
+  // because those cannot be traced at the location we choose.
+  // 
+  Instruction *SetCC = 0;
+  if (BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
+    if (!Branch->isUnconditional())
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Branch->getCondition()))
+        if (I->getParent() == BB) {
+          SetCC = I;
+          while (*InsertPos != SetCC)
+            --InsertPos;        // Back up until we can insert before the setcc
+        }
+
+  // Copy all of the instructions into a vector to avoid problems with Setcc
+  const vector<Instruction*> Insts(BB->begin(), InsertPos);
+
+  std::ostringstream OutStr;
+  WriteAsOperand(OutStr, BB, false);
+  InsertPrintInst(0, BB, InsertPos, "LEAVING BB:" + OutStr.str(), Printf);
+
   // Insert a print instruction for each value.
   // 
-  for (unsigned i=0, N=valueVec.size(); i < N; i++)
-    InsertPrintInsts(valueVec[i], here, module, indent, isMethodExit);
+  for (vector<Instruction*>::const_iterator II = Insts.begin(),
+         IE = Insts.end(); II != IE; ++II) {
+    Instruction *I = *II;
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
+      assert(valuesStoredInMethod &&
+             "Should not be printing a store instruction at method exit");
+      LoadInst *LI = new LoadInst(SI->getPointerOperand(), SI->copyIndices(),
+                                  "reload");
+      InsertPos = BB->getInstList().insert(InsertPos, LI) + 1;
+      valuesStoredInMethod->push_back(LI);
+    }
+    if (ShouldTraceValue(I))
+      InsertVerbosePrintInst(I, BB, InsertPos, "  ", Printf);
+  }
 }
 
-static void
-InsertCodeToShowMethodEntry(BasicBlock* entryBB)
-{
-}
+static inline void InsertCodeToShowMethodEntry(Method *M, Method *Printf) {
+  // Get an iterator to point to the insertion location
+  BasicBlock *BB = M->getEntryNode();
+  BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
+
+  std::ostringstream OutStr;
+  WriteAsOperand(OutStr, M, true);
+  InsertPrintInst(0, BB, BBI, "ENTERING METHOD: " + OutStr.str(), Printf);
 
-static void
-InsertCodeToShowMethodExit(BasicBlock* exitBB)
-{
+  // Now print all the incoming arguments
+  const Method::ArgumentListType &argList = M->getArgumentList();
+  unsigned ArgNo = 0;
+  for (Method::ArgumentListType::const_iterator
+         I = argList.begin(), E = argList.end(); I != E; ++I, ++ArgNo) {
+    InsertVerbosePrintInst(*I, BB, BBI,
+                           "  Arg #" + utostr(ArgNo), Printf);
+  }
 }
 
 
-bool InsertTraceCode::doInsertTraceCode(Method *M, bool traceBasicBlockExits,
-                                        bool traceMethodExits) {
-  vector<Value*> valuesToTraceInMethod;
-  Module* module = M->getParent();
-  BasicBlock* exitBB = NULL;
+static inline void InsertCodeToShowMethodExit(BasicBlock *BB, Method *Printf) {
+  // Get an iterator to point to the insertion location
+  BasicBlock::iterator BBI = BB->end()-1;
+  ReturnInst *Ret = cast<ReturnInst>(*BBI);
   
-  if (M->isExternal() ||
-      (! traceBasicBlockExits && ! traceMethodExits))
-    return false;
-
-  if (traceMethodExits) {
-    InsertCodeToShowMethodEntry(M->getEntryNode());
-    exitBB = M->getBasicBlocks().front(); //getExitNode();
-  }
+  std::ostringstream OutStr;
+  WriteAsOperand(OutStr, BB->getParent(), true);
+  InsertPrintInst(0, BB, BBI, "LEAVING  METHOD: " + OutStr.str(), Printf);
+  
+  // print the return value, if any
+  if (BB->getParent()->getReturnType() != Type::VoidTy)
+    InsertPrintInst(Ret->getReturnValue(), BB, BBI, "  Returning: ", Printf);
+}
 
-  for (Method::iterator BI = M->begin(); BI != M->end(); ++BI) {
-    BasicBlock* bb = *BI;
 
-    vector<Value*> valuesToTraceInBB;
-    FindValuesToTraceInBB(bb, valuesToTraceInBB);
+bool InsertTraceCode::doit(Method *M, bool traceBasicBlockExits,
+                           bool traceMethodEvents, Method *Printf) {
+  if (!traceBasicBlockExits && !traceMethodEvents)
+    return false;
 
-    if (traceBasicBlockExits && bb != exitBB)
-      TraceValuesAtBBExit(valuesToTraceInBB, bb, module,
-                          /*indent*/ 4, /*isMethodExit*/ false);
+  vector<Instruction*> valuesStoredInMethod;
+  vector<BasicBlock*>  exitBlocks;
 
-    if (traceMethodExits) {
-      valuesToTraceInMethod.insert(valuesToTraceInMethod.end(),
-                                   valuesToTraceInBB.begin(),
-                                   valuesToTraceInBB.end());
-    }
+  if (traceMethodEvents)
+    InsertCodeToShowMethodEntry(M, Printf);
+  
+  for (Method::iterator BI = M->begin(); BI != M->end(); ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
+    if (isa<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
+      exitBlocks.push_back(BB); // record this as an exit block
+    
+    if (traceBasicBlockExits)
+      TraceValuesAtBBExit(BB, Printf, &valuesStoredInMethod);
   }
 
+  if (traceMethodEvents)
+    for (unsigned i=0; i < exitBlocks.size(); ++i) {
 #if 0
-  // Disable this code until we have a proper exit node.
-  if (traceMethodExits) {
-    TraceValuesAtBBExit(valuesToTraceInMethod, exitBB, module,
-                        /*indent*/ 0, /*isMethodExit*/ true);
-    InsertCodeToShowMethodExit(exitBB);
-  }
+      TraceValuesAtBBExit(valuesStoredInMethod, exitBlocks[i], module,
+                          /*indent*/ 0, /*isMethodExit*/ true,
+                          /*valuesStoredInMethod*/ NULL);
 #endif
+      InsertCodeToShowMethodExit(exitBlocks[i], Printf);
+    }
+
   return true;
 }