]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/Transforms/IPO/Attributor.h
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / Transforms / IPO / Attributor.h
1 //===- Attributor.h --- Module-wide attribute deduction ---------*- C++ -*-===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // Attributor: An inter procedural (abstract) "attribute" deduction framework.
10 //
11 // The Attributor framework is an inter procedural abstract analysis (fixpoint
12 // iteration analysis). The goal is to allow easy deduction of new attributes as
13 // well as information exchange between abstract attributes in-flight.
14 //
15 // The Attributor class is the driver and the link between the various abstract
16 // attributes. The Attributor will iterate until a fixpoint state is reached by
17 // all abstract attributes in-flight, or until it will enforce a pessimistic fix
18 // point because an iteration limit is reached.
19 //
20 // Abstract attributes, derived from the AbstractAttribute class, actually
21 // describe properties of the code. They can correspond to actual LLVM-IR
22 // attributes, or they can be more general, ultimately unrelated to LLVM-IR
23 // attributes. The latter is useful when an abstract attributes provides
24 // information to other abstract attributes in-flight but we might not want to
25 // manifest the information. The Attributor allows to query in-flight abstract
26 // attributes through the `Attributor::getAAFor` method (see the method
27 // description for an example). If the method is used by an abstract attribute
28 // P, and it results in an abstract attribute Q, the Attributor will
29 // automatically capture a potential dependence from Q to P. This dependence
30 // will cause P to be reevaluated whenever Q changes in the future.
31 //
32 // The Attributor will only reevaluated abstract attributes that might have
33 // changed since the last iteration. That means that the Attribute will not
34 // revisit all instructions/blocks/functions in the module but only query
35 // an update from a subset of the abstract attributes.
36 //
37 // The update method `AbstractAttribute::updateImpl` is implemented by the
38 // specific "abstract attribute" subclasses. The method is invoked whenever the
39 // currently assumed state (see the AbstractState class) might not be valid
40 // anymore. This can, for example, happen if the state was dependent on another
41 // abstract attribute that changed. In every invocation, the update method has
42 // to adjust the internal state of an abstract attribute to a point that is
43 // justifiable by the underlying IR and the current state of abstract attributes
44 // in-flight. Since the IR is given and assumed to be valid, the information
45 // derived from it can be assumed to hold. However, information derived from
46 // other abstract attributes is conditional on various things. If the justifying
47 // state changed, the `updateImpl` has to revisit the situation and potentially
48 // find another justification or limit the optimistic assumes made.
49 //
50 // Change is the key in this framework. Until a state of no-change, thus a
51 // fixpoint, is reached, the Attributor will query the abstract attributes
52 // in-flight to re-evaluate their state. If the (current) state is too
53 // optimistic, hence it cannot be justified anymore through other abstract
54 // attributes or the state of the IR, the state of the abstract attribute will
55 // have to change. Generally, we assume abstract attribute state to be a finite
56 // height lattice and the update function to be monotone. However, these
57 // conditions are not enforced because the iteration limit will guarantee
58 // termination. If an optimistic fixpoint is reached, or a pessimistic fix
59 // point is enforced after a timeout, the abstract attributes are tasked to
60 // manifest their result in the IR for passes to come.
61 //
62 // Attribute manifestation is not mandatory. If desired, there is support to
63 // generate a single LLVM-IR attribute already in the AbstractAttribute base
64 // class. In the simplest case, a subclass overloads
65 // `AbstractAttribute::getManifestPosition()` and
66 // `AbstractAttribute::getAttrKind()` to return the appropriate values. The
67 // Attributor manifestation framework will then create and place a new attribute
68 // if it is allowed to do so (based on the abstract state). Other use cases can
69 // be achieved by overloading other abstract attribute methods.
70 //
71 //
72 // The "mechanics" of adding a new "abstract attribute":
73 // - Define a class (transitively) inheriting from AbstractAttribute and one
74 //   (which could be the same) that (transitively) inherits from AbstractState.
75 //   For the latter, consider the already available BooleanState and
76 //   IntegerState if they fit your needs, e.g., you require only a bit-encoding.
77 // - Implement all pure methods. Also use overloading if the attribute is not
78 //   conforming with the "default" behavior: A (set of) LLVM-IR attribute(s) for
79 //   an argument, call site argument, function return value, or function. See
80 //   the class and method descriptions for more information on the two
81 //   "Abstract" classes and their respective methods.
82 // - Register opportunities for the new abstract attribute in the
83 //   `Attributor::identifyDefaultAbstractAttributes` method if it should be
84 //   counted as a 'default' attribute.
85 // - Add sufficient tests.
86 // - Add a Statistics object for bookkeeping. If it is a simple (set of)
87 //   attribute(s) manifested through the Attributor manifestation framework, see
88 //   the bookkeeping function in Attributor.cpp.
89 // - If instructions with a certain opcode are interesting to the attribute, add
90 //   that opcode to the switch in `Attributor::identifyAbstractAttributes`. This
91 //   will make it possible to query all those instructions through the
92 //   `InformationCache::getOpcodeInstMapForFunction` interface and eliminate the
93 //   need to traverse the IR repeatedly.
94 //
95 //===----------------------------------------------------------------------===//
96
97 #ifndef LLVM_TRANSFORMS_IPO_ATTRIBUTOR_H
98 #define LLVM_TRANSFORMS_IPO_ATTRIBUTOR_H
99
100 #include "llvm/Analysis/LazyCallGraph.h"
101 #include "llvm/IR/CallSite.h"
102 #include "llvm/IR/PassManager.h"
103
104 namespace llvm {
105
106 struct AbstractAttribute;
107 struct InformationCache;
108
109 class Function;
110
111 /// Simple enum class that forces the status to be spelled out explicitly.
112 ///
113 ///{
114 enum class ChangeStatus {
115   CHANGED,
116   UNCHANGED,
117 };
118
119 ChangeStatus operator|(ChangeStatus l, ChangeStatus r);
120 ChangeStatus operator&(ChangeStatus l, ChangeStatus r);
121 ///}
122
123 /// The fixpoint analysis framework that orchestrates the attribute deduction.
124 ///
125 /// The Attributor provides a general abstract analysis framework (guided
126 /// fixpoint iteration) as well as helper functions for the deduction of
127 /// (LLVM-IR) attributes. However, also other code properties can be deduced,
128 /// propagated, and ultimately manifested through the Attributor framework. This
129 /// is particularly useful if these properties interact with attributes and a
130 /// co-scheduled deduction allows to improve the solution. Even if not, thus if
131 /// attributes/properties are completely isolated, they should use the
132 /// Attributor framework to reduce the number of fixpoint iteration frameworks
133 /// in the code base. Note that the Attributor design makes sure that isolated
134 /// attributes are not impacted, in any way, by others derived at the same time
135 /// if there is no cross-reasoning performed.
136 ///
137 /// The public facing interface of the Attributor is kept simple and basically
138 /// allows abstract attributes to one thing, query abstract attributes
139 /// in-flight. There are two reasons to do this:
140 ///    a) The optimistic state of one abstract attribute can justify an
141 ///       optimistic state of another, allowing to framework to end up with an
142 ///       optimistic (=best possible) fixpoint instead of one based solely on
143 ///       information in the IR.
144 ///    b) This avoids reimplementing various kinds of lookups, e.g., to check
145 ///       for existing IR attributes, in favor of a single lookups interface
146 ///       provided by an abstract attribute subclass.
147 ///
148 /// NOTE: The mechanics of adding a new "concrete" abstract attribute are
149 ///       described in the file comment.
150 struct Attributor {
151   ~Attributor() { DeleteContainerPointers(AllAbstractAttributes); }
152
153   /// Run the analyses until a fixpoint is reached or enforced (timeout).
154   ///
155   /// The attributes registered with this Attributor can be used after as long
156   /// as the Attributor is not destroyed (it owns the attributes now).
157   ///
158   /// \Returns CHANGED if the IR was changed, otherwise UNCHANGED.
159   ChangeStatus run();
160
161   /// Lookup an abstract attribute of type \p AAType anchored at value \p V and
162   /// argument number \p ArgNo. If no attribute is found and \p V is a call base
163   /// instruction, the called function is tried as a value next. Thus, the
164   /// returned abstract attribute might be anchored at the callee of \p V.
165   ///
166   /// This method is the only (supported) way an abstract attribute can retrieve
167   /// information from another abstract attribute. As an example, take an
168   /// abstract attribute that determines the memory access behavior for a
169   /// argument (readnone, readonly, ...). It should use `getAAFor` to get the
170   /// most optimistic information for other abstract attributes in-flight, e.g.
171   /// the one reasoning about the "captured" state for the argument or the one
172   /// reasoning on the memory access behavior of the function as a whole.
173   template <typename AAType>
174   const AAType *getAAFor(AbstractAttribute &QueryingAA, const Value &V,
175                          int ArgNo = -1) {
176     static_assert(std::is_base_of<AbstractAttribute, AAType>::value,
177                   "Cannot query an attribute with a type not derived from "
178                   "'AbstractAttribute'!");
179     assert(AAType::ID != Attribute::None &&
180            "Cannot lookup generic abstract attributes!");
181
182     // Determine the argument number automatically for llvm::Arguments if none
183     // is set. Do not override a given one as it could be a use of the argument
184     // in a call site.
185     if (ArgNo == -1)
186       if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(&V))
187         ArgNo = Arg->getArgNo();
188
189     // If a function was given together with an argument number, perform the
190     // lookup for the actual argument instead. Don't do it for variadic
191     // arguments.
192     if (ArgNo >= 0 && isa<Function>(&V) &&
193         cast<Function>(&V)->arg_size() > (size_t)ArgNo)
194       return getAAFor<AAType>(
195           QueryingAA, *(cast<Function>(&V)->arg_begin() + ArgNo), ArgNo);
196
197     // Lookup the abstract attribute of type AAType. If found, return it after
198     // registering a dependence of QueryingAA on the one returned attribute.
199     const auto &KindToAbstractAttributeMap = AAMap.lookup({&V, ArgNo});
200     if (AAType *AA = static_cast<AAType *>(
201             KindToAbstractAttributeMap.lookup(AAType::ID))) {
202       // Do not return an attribute with an invalid state. This minimizes checks
203       // at the calls sites and allows the fallback below to kick in.
204       if (AA->getState().isValidState()) {
205         QueryMap[AA].insert(&QueryingAA);
206         return AA;
207       }
208     }
209
210     // If no abstract attribute was found and we look for a call site argument,
211     // defer to the actual argument instead.
212     ImmutableCallSite ICS(&V);
213     if (ICS && ICS.getCalledValue())
214       return getAAFor<AAType>(QueryingAA, *ICS.getCalledValue(), ArgNo);
215
216     // No matching attribute found
217     return nullptr;
218   }
219
220   /// Introduce a new abstract attribute into the fixpoint analysis.
221   ///
222   /// Note that ownership of the attribute is given to the Attributor. It will
223   /// invoke delete for the Attributor on destruction of the Attributor.
224   ///
225   /// Attributes are identified by
226   ///  (1) their anchored value (see AA.getAnchoredValue()),
227   ///  (2) their argument number (\p ArgNo, or Argument::getArgNo()), and
228   ///  (3) their default attribute kind (see AAType::ID).
229   template <typename AAType> AAType &registerAA(AAType &AA, int ArgNo = -1) {
230     static_assert(std::is_base_of<AbstractAttribute, AAType>::value,
231                   "Cannot register an attribute with a type not derived from "
232                   "'AbstractAttribute'!");
233
234     // Determine the anchor value and the argument number which are used to
235     // lookup the attribute together with AAType::ID. If passed an argument,
236     // use its argument number but do not override a given one as it could be a
237     // use of the argument at a call site.
238     Value &AnchoredVal = AA.getAnchoredValue();
239     if (ArgNo == -1)
240       if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(&AnchoredVal))
241         ArgNo = Arg->getArgNo();
242
243     // Put the attribute in the lookup map structure and the container we use to
244     // keep track of all attributes.
245     AAMap[{&AnchoredVal, ArgNo}][AAType::ID] = &AA;
246     AllAbstractAttributes.push_back(&AA);
247     return AA;
248   }
249
250   /// Determine opportunities to derive 'default' attributes in \p F and create
251   /// abstract attribute objects for them.
252   ///
253   /// \param F The function that is checked for attribute opportunities.
254   /// \param InfoCache A cache for information queryable by the new attributes.
255   /// \param Whitelist If not null, a set limiting the attribute opportunities.
256   ///
257   /// Note that abstract attribute instances are generally created even if the
258   /// IR already contains the information they would deduce. The most important
259   /// reason for this is the single interface, the one of the abstract attribute
260   /// instance, which can be queried without the need to look at the IR in
261   /// various places.
262   void identifyDefaultAbstractAttributes(
263       Function &F, InformationCache &InfoCache,
264       DenseSet</* Attribute::AttrKind */ unsigned> *Whitelist = nullptr);
265
266   /// Check \p Pred on all function call sites.
267   ///
268   /// This method will evaluate \p Pred on call sites and return
269   /// true if \p Pred holds in every call sites. However, this is only possible
270   /// all call sites are known, hence the function has internal linkage.
271   bool checkForAllCallSites(Function &F, std::function<bool(CallSite)> &Pred,
272                             bool RequireAllCallSites);
273
274 private:
275   /// The set of all abstract attributes.
276   ///{
277   using AAVector = SmallVector<AbstractAttribute *, 64>;
278   AAVector AllAbstractAttributes;
279   ///}
280
281   /// A nested map to lookup abstract attributes based on the anchored value and
282   /// an argument positions (or -1) on the outer level, and attribute kinds
283   /// (Attribute::AttrKind) on the inner level.
284   ///{
285   using KindToAbstractAttributeMap = DenseMap<unsigned, AbstractAttribute *>;
286   DenseMap<std::pair<const Value *, int>, KindToAbstractAttributeMap> AAMap;
287   ///}
288
289   /// A map from abstract attributes to the ones that queried them through calls
290   /// to the getAAFor<...>(...) method.
291   ///{
292   using QueryMapTy =
293       DenseMap<AbstractAttribute *, SetVector<AbstractAttribute *>>;
294   QueryMapTy QueryMap;
295   ///}
296 };
297
298 /// Data structure to hold cached (LLVM-IR) information.
299 ///
300 /// All attributes are given an InformationCache object at creation time to
301 /// avoid inspection of the IR by all of them individually. This default
302 /// InformationCache will hold information required by 'default' attributes,
303 /// thus the ones deduced when Attributor::identifyDefaultAbstractAttributes(..)
304 /// is called.
305 ///
306 /// If custom abstract attributes, registered manually through
307 /// Attributor::registerAA(...), need more information, especially if it is not
308 /// reusable, it is advised to inherit from the InformationCache and cast the
309 /// instance down in the abstract attributes.
310 struct InformationCache {
311   /// A map type from opcodes to instructions with this opcode.
312   using OpcodeInstMapTy = DenseMap<unsigned, SmallVector<Instruction *, 32>>;
313
314   /// Return the map that relates "interesting" opcodes with all instructions
315   /// with that opcode in \p F.
316   OpcodeInstMapTy &getOpcodeInstMapForFunction(Function &F) {
317     return FuncInstOpcodeMap[&F];
318   }
319
320   /// A vector type to hold instructions.
321   using InstructionVectorTy = std::vector<Instruction *>;
322
323   /// Return the instructions in \p F that may read or write memory.
324   InstructionVectorTy &getReadOrWriteInstsForFunction(Function &F) {
325     return FuncRWInstsMap[&F];
326   }
327
328 private:
329   /// A map type from functions to opcode to instruction maps.
330   using FuncInstOpcodeMapTy = DenseMap<Function *, OpcodeInstMapTy>;
331
332   /// A map type from functions to their read or write instructions.
333   using FuncRWInstsMapTy = DenseMap<Function *, InstructionVectorTy>;
334
335   /// A nested map that remembers all instructions in a function with a certain
336   /// instruction opcode (Instruction::getOpcode()).
337   FuncInstOpcodeMapTy FuncInstOpcodeMap;
338
339   /// A map from functions to their instructions that may read or write memory.
340   FuncRWInstsMapTy FuncRWInstsMap;
341
342   /// Give the Attributor access to the members so
343   /// Attributor::identifyDefaultAbstractAttributes(...) can initialize them.
344   friend struct Attributor;
345 };
346
347 /// An interface to query the internal state of an abstract attribute.
348 ///
349 /// The abstract state is a minimal interface that allows the Attributor to
350 /// communicate with the abstract attributes about their internal state without
351 /// enforcing or exposing implementation details, e.g., the (existence of an)
352 /// underlying lattice.
353 ///
354 /// It is sufficient to be able to query if a state is (1) valid or invalid, (2)
355 /// at a fixpoint, and to indicate to the state that (3) an optimistic fixpoint
356 /// was reached or (4) a pessimistic fixpoint was enforced.
357 ///
358 /// All methods need to be implemented by the subclass. For the common use case,
359 /// a single boolean state or a bit-encoded state, the BooleanState and
360 /// IntegerState classes are already provided. An abstract attribute can inherit
361 /// from them to get the abstract state interface and additional methods to
362 /// directly modify the state based if needed. See the class comments for help.
363 struct AbstractState {
364   virtual ~AbstractState() {}
365
366   /// Return if this abstract state is in a valid state. If false, no
367   /// information provided should be used.
368   virtual bool isValidState() const = 0;
369
370   /// Return if this abstract state is fixed, thus does not need to be updated
371   /// if information changes as it cannot change itself.
372   virtual bool isAtFixpoint() const = 0;
373
374   /// Indicate that the abstract state should converge to the optimistic state.
375   ///
376   /// This will usually make the optimistically assumed state the known to be
377   /// true state.
378   virtual void indicateOptimisticFixpoint() = 0;
379
380   /// Indicate that the abstract state should converge to the pessimistic state.
381   ///
382   /// This will usually revert the optimistically assumed state to the known to
383   /// be true state.
384   virtual void indicatePessimisticFixpoint() = 0;
385 };
386
387 /// Simple state with integers encoding.
388 ///
389 /// The interface ensures that the assumed bits are always a subset of the known
390 /// bits. Users can only add known bits and, except through adding known bits,
391 /// they can only remove assumed bits. This should guarantee monotoniticy and
392 /// thereby the existence of a fixpoint (if used corretly). The fixpoint is
393 /// reached when the assumed and known state/bits are equal. Users can
394 /// force/inidicate a fixpoint. If an optimistic one is indicated, the known
395 /// state will catch up with the assumed one, for a pessimistic fixpoint it is
396 /// the other way around.
397 struct IntegerState : public AbstractState {
398   /// Underlying integer type, we assume 32 bits to be enough.
399   using base_t = uint32_t;
400
401   /// Initialize the (best) state.
402   IntegerState(base_t BestState = ~0) : Assumed(BestState) {}
403
404   /// Return the worst possible representable state.
405   static constexpr base_t getWorstState() { return 0; }
406
407   /// See AbstractState::isValidState()
408   /// NOTE: For now we simply pretend that the worst possible state is invalid.
409   bool isValidState() const override { return Assumed != getWorstState(); }
410
411   /// See AbstractState::isAtFixpoint()
412   bool isAtFixpoint() const override { return Assumed == Known; }
413
414   /// See AbstractState::indicateOptimisticFixpoint(...)
415   void indicateOptimisticFixpoint() override { Known = Assumed; }
416
417   /// See AbstractState::indicatePessimisticFixpoint(...)
418   void indicatePessimisticFixpoint() override { Assumed = Known; }
419
420   /// Return the known state encoding
421   base_t getKnown() const { return Known; }
422
423   /// Return the assumed state encoding.
424   base_t getAssumed() const { return Assumed; }
425
426   /// Return true if the bits set in \p BitsEncoding are "known bits".
427   bool isKnown(base_t BitsEncoding) const {
428     return (Known & BitsEncoding) == BitsEncoding;
429   }
430
431   /// Return true if the bits set in \p BitsEncoding are "assumed bits".
432   bool isAssumed(base_t BitsEncoding) const {
433     return (Assumed & BitsEncoding) == BitsEncoding;
434   }
435
436   /// Add the bits in \p BitsEncoding to the "known bits".
437   IntegerState &addKnownBits(base_t Bits) {
438     // Make sure we never miss any "known bits".
439     Assumed |= Bits;
440     Known |= Bits;
441     return *this;
442   }
443
444   /// Remove the bits in \p BitsEncoding from the "assumed bits" if not known.
445   IntegerState &removeAssumedBits(base_t BitsEncoding) {
446     // Make sure we never loose any "known bits".
447     Assumed = (Assumed & ~BitsEncoding) | Known;
448     return *this;
449   }
450
451   /// Keep only "assumed bits" also set in \p BitsEncoding but all known ones.
452   IntegerState &intersectAssumedBits(base_t BitsEncoding) {
453     // Make sure we never loose any "known bits".
454     Assumed = (Assumed & BitsEncoding) | Known;
455     return *this;
456   }
457
458 private:
459   /// The known state encoding in an integer of type base_t.
460   base_t Known = getWorstState();
461
462   /// The assumed state encoding in an integer of type base_t.
463   base_t Assumed;
464 };
465
466 /// Simple wrapper for a single bit (boolean) state.
467 struct BooleanState : public IntegerState {
468   BooleanState() : IntegerState(1){};
469 };
470
471 /// Base struct for all "concrete attribute" deductions.
472 ///
473 /// The abstract attribute is a minimal interface that allows the Attributor to
474 /// orchestrate the abstract/fixpoint analysis. The design allows to hide away
475 /// implementation choices made for the subclasses but also to structure their
476 /// implementation and simplify the use of other abstract attributes in-flight.
477 ///
478 /// To allow easy creation of new attributes, most methods have default
479 /// implementations. The ones that do not are generally straight forward, except
480 /// `AbstractAttribute::updateImpl` which is the location of most reasoning
481 /// associated with the abstract attribute. The update is invoked by the
482 /// Attributor in case the situation used to justify the current optimistic
483 /// state might have changed. The Attributor determines this automatically
484 /// by monitoring the `Attributor::getAAFor` calls made by abstract attributes.
485 ///
486 /// The `updateImpl` method should inspect the IR and other abstract attributes
487 /// in-flight to justify the best possible (=optimistic) state. The actual
488 /// implementation is, similar to the underlying abstract state encoding, not
489 /// exposed. In the most common case, the `updateImpl` will go through a list of
490 /// reasons why its optimistic state is valid given the current information. If
491 /// any combination of them holds and is sufficient to justify the current
492 /// optimistic state, the method shall return UNCHAGED. If not, the optimistic
493 /// state is adjusted to the situation and the method shall return CHANGED.
494 ///
495 /// If the manifestation of the "concrete attribute" deduced by the subclass
496 /// differs from the "default" behavior, which is a (set of) LLVM-IR
497 /// attribute(s) for an argument, call site argument, function return value, or
498 /// function, the `AbstractAttribute::manifest` method should be overloaded.
499 ///
500 /// NOTE: If the state obtained via getState() is INVALID, thus if
501 ///       AbstractAttribute::getState().isValidState() returns false, no
502 ///       information provided by the methods of this class should be used.
503 /// NOTE: The Attributor currently has certain limitations to what we can do.
504 ///       As a general rule of thumb, "concrete" abstract attributes should *for
505 ///       now* only perform "backward" information propagation. That means
506 ///       optimistic information obtained through abstract attributes should
507 ///       only be used at positions that precede the origin of the information
508 ///       with regards to the program flow. More practically, information can
509 ///       *now* be propagated from instructions to their enclosing function, but
510 ///       *not* from call sites to the called function. The mechanisms to allow
511 ///       both directions will be added in the future.
512 /// NOTE: The mechanics of adding a new "concrete" abstract attribute are
513 ///       described in the file comment.
514 struct AbstractAttribute {
515
516   /// The positions attributes can be manifested in.
517   enum ManifestPosition {
518     MP_ARGUMENT,           ///< An attribute for a function argument.
519     MP_CALL_SITE_ARGUMENT, ///< An attribute for a call site argument.
520     MP_FUNCTION,           ///< An attribute for a function as a whole.
521     MP_RETURNED,           ///< An attribute for the function return value.
522   };
523
524   /// An abstract attribute associated with \p AssociatedVal and anchored at
525   /// \p AnchoredVal.
526   ///
527   /// \param AssociatedVal The value this abstract attribute is associated with.
528   /// \param AnchoredVal The value this abstract attributes is anchored at.
529   /// \param InfoCache Cached information accessible to the abstract attribute.
530   AbstractAttribute(Value *AssociatedVal, Value &AnchoredVal,
531                     InformationCache &InfoCache)
532       : AssociatedVal(AssociatedVal), AnchoredVal(AnchoredVal),
533         InfoCache(InfoCache) {}
534
535   /// An abstract attribute associated with and anchored at \p V.
536   AbstractAttribute(Value &V, InformationCache &InfoCache)
537       : AbstractAttribute(&V, V, InfoCache) {}
538
539   /// Virtual destructor.
540   virtual ~AbstractAttribute() {}
541
542   /// Initialize the state with the information in the Attributor \p A.
543   ///
544   /// This function is called by the Attributor once all abstract attributes
545   /// have been identified. It can and shall be used for task like:
546   ///  - identify existing knowledge in the IR and use it for the "known state"
547   ///  - perform any work that is not going to change over time, e.g., determine
548   ///    a subset of the IR, or attributes in-flight, that have to be looked at
549   ///    in the `updateImpl` method.
550   virtual void initialize(Attributor &A) {}
551
552   /// Return the internal abstract state for inspection.
553   virtual const AbstractState &getState() const = 0;
554
555   /// Return the value this abstract attribute is anchored with.
556   ///
557   /// The anchored value might not be the associated value if the latter is not
558   /// sufficient to determine where arguments will be manifested. This is mostly
559   /// the case for call site arguments as the value is not sufficient to
560   /// pinpoint them. Instead, we can use the call site as an anchor.
561   ///
562   ///{
563   Value &getAnchoredValue() { return AnchoredVal; }
564   const Value &getAnchoredValue() const { return AnchoredVal; }
565   ///}
566
567   /// Return the llvm::Function surrounding the anchored value.
568   ///
569   ///{
570   Function &getAnchorScope();
571   const Function &getAnchorScope() const;
572   ///}
573
574   /// Return the value this abstract attribute is associated with.
575   ///
576   /// The abstract state usually represents this value.
577   ///
578   ///{
579   virtual Value *getAssociatedValue() { return AssociatedVal; }
580   virtual const Value *getAssociatedValue() const { return AssociatedVal; }
581   ///}
582
583   /// Return the position this abstract state is manifested in.
584   virtual ManifestPosition getManifestPosition() const = 0;
585
586   /// Return the kind that identifies the abstract attribute implementation.
587   virtual Attribute::AttrKind getAttrKind() const = 0;
588
589   /// Return the deduced attributes in \p Attrs.
590   virtual void getDeducedAttributes(SmallVectorImpl<Attribute> &Attrs) const {
591     LLVMContext &Ctx = AnchoredVal.getContext();
592     Attrs.emplace_back(Attribute::get(Ctx, getAttrKind()));
593   }
594
595   /// Helper functions, for debug purposes only.
596   ///{
597   virtual void print(raw_ostream &OS) const;
598   void dump() const { print(dbgs()); }
599
600   /// This function should return the "summarized" assumed state as string.
601   virtual const std::string getAsStr() const = 0;
602   ///}
603
604   /// Allow the Attributor access to the protected methods.
605   friend struct Attributor;
606
607 protected:
608   /// Hook for the Attributor to trigger an update of the internal state.
609   ///
610   /// If this attribute is already fixed, this method will return UNCHANGED,
611   /// otherwise it delegates to `AbstractAttribute::updateImpl`.
612   ///
613   /// \Return CHANGED if the internal state changed, otherwise UNCHANGED.
614   ChangeStatus update(Attributor &A);
615
616   /// Hook for the Attributor to trigger the manifestation of the information
617   /// represented by the abstract attribute in the LLVM-IR.
618   ///
619   /// \Return CHANGED if the IR was altered, otherwise UNCHANGED.
620   virtual ChangeStatus manifest(Attributor &A);
621
622   /// Return the internal abstract state for careful modification.
623   virtual AbstractState &getState() = 0;
624
625   /// The actual update/transfer function which has to be implemented by the
626   /// derived classes.
627   ///
628   /// If it is called, the environment has changed and we have to determine if
629   /// the current information is still valid or adjust it otherwise.
630   ///
631   /// \Return CHANGED if the internal state changed, otherwise UNCHANGED.
632   virtual ChangeStatus updateImpl(Attributor &A) = 0;
633
634   /// The value this abstract attribute is associated with.
635   Value *AssociatedVal;
636
637   /// The value this abstract attribute is anchored at.
638   Value &AnchoredVal;
639
640   /// The information cache accessible to this abstract attribute.
641   InformationCache &InfoCache;
642 };
643
644 /// Forward declarations of output streams for debug purposes.
645 ///
646 ///{
647 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const AbstractAttribute &AA);
648 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, ChangeStatus S);
649 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, AbstractAttribute::ManifestPosition);
650 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const AbstractState &State);
651 ///}
652
653 struct AttributorPass : public PassInfoMixin<AttributorPass> {
654   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager &AM);
655 };
656
657 Pass *createAttributorLegacyPass();
658
659 /// ----------------------------------------------------------------------------
660 ///                       Abstract Attribute Classes
661 /// ----------------------------------------------------------------------------
662
663 /// An abstract attribute for the returned values of a function.
664 struct AAReturnedValues : public AbstractAttribute {
665   /// See AbstractAttribute::AbstractAttribute(...).
666   AAReturnedValues(Function &F, InformationCache &InfoCache)
667       : AbstractAttribute(F, InfoCache) {}
668
669   /// Check \p Pred on all returned values.
670   ///
671   /// This method will evaluate \p Pred on returned values and return
672   /// true if (1) all returned values are known, and (2) \p Pred returned true
673   /// for all returned values.
674   virtual bool
675   checkForallReturnedValues(std::function<bool(Value &)> &Pred) const = 0;
676
677   /// See AbstractAttribute::getAttrKind()
678   Attribute::AttrKind getAttrKind() const override { return ID; }
679
680   /// The identifier used by the Attributor for this class of attributes.
681   static constexpr Attribute::AttrKind ID = Attribute::Returned;
682 };
683
684 struct AANoUnwind : public AbstractAttribute {
685   /// An abstract interface for all nosync attributes.
686   AANoUnwind(Value &V, InformationCache &InfoCache)
687       : AbstractAttribute(V, InfoCache) {}
688
689   /// See AbstractAttribute::getAttrKind()/
690   Attribute::AttrKind getAttrKind() const override { return ID; }
691
692   static constexpr Attribute::AttrKind ID = Attribute::NoUnwind;
693
694   /// Returns true if nounwind is assumed.
695   virtual bool isAssumedNoUnwind() const = 0;
696
697   /// Returns true if nounwind is known.
698   virtual bool isKnownNoUnwind() const = 0;
699 };
700
701 struct AANoSync : public AbstractAttribute {
702   /// An abstract interface for all nosync attributes.
703   AANoSync(Value &V, InformationCache &InfoCache)
704       : AbstractAttribute(V, InfoCache) {}
705
706   /// See AbstractAttribute::getAttrKind().
707   Attribute::AttrKind getAttrKind() const override { return ID; }
708
709   static constexpr Attribute::AttrKind ID =
710       Attribute::AttrKind(Attribute::NoSync);
711
712   /// Returns true if "nosync" is assumed.
713   virtual bool isAssumedNoSync() const = 0;
714
715   /// Returns true if "nosync" is known.
716   virtual bool isKnownNoSync() const = 0;
717 };
718
719 /// An abstract interface for all nonnull attributes.
720 struct AANonNull : public AbstractAttribute {
721
722   /// See AbstractAttribute::AbstractAttribute(...).
723   AANonNull(Value &V, InformationCache &InfoCache)
724       : AbstractAttribute(V, InfoCache) {}
725
726   /// See AbstractAttribute::AbstractAttribute(...).
727   AANonNull(Value *AssociatedVal, Value &AnchoredValue,
728             InformationCache &InfoCache)
729       : AbstractAttribute(AssociatedVal, AnchoredValue, InfoCache) {}
730
731   /// Return true if we assume that the underlying value is nonnull.
732   virtual bool isAssumedNonNull() const = 0;
733
734   /// Return true if we know that underlying value is nonnull.
735   virtual bool isKnownNonNull() const = 0;
736
737   /// See AbastractState::getAttrKind().
738   Attribute::AttrKind getAttrKind() const override { return ID; }
739
740   /// The identifier used by the Attributor for this class of attributes.
741   static constexpr Attribute::AttrKind ID = Attribute::NonNull;
742 };
743
744 /// An abstract attribute for norecurse.
745 struct AANoRecurse : public AbstractAttribute {
746
747   /// See AbstractAttribute::AbstractAttribute(...).
748   AANoRecurse(Value &V, InformationCache &InfoCache)
749       : AbstractAttribute(V, InfoCache) {}
750
751   /// See AbstractAttribute::getAttrKind()
752   virtual Attribute::AttrKind getAttrKind() const override {
753     return Attribute::NoRecurse;
754   }
755
756   /// Return true if "norecurse" is known.
757   virtual bool isKnownNoRecurse() const = 0;
758
759   /// Return true if "norecurse" is assumed.
760   virtual bool isAssumedNoRecurse() const = 0;
761
762   /// The identifier used by the Attributor for this class of attributes.
763   static constexpr Attribute::AttrKind ID = Attribute::NoRecurse;
764 };
765
766 /// An abstract attribute for willreturn.
767 struct AAWillReturn : public AbstractAttribute {
768
769   /// See AbstractAttribute::AbstractAttribute(...).
770   AAWillReturn(Value &V, InformationCache &InfoCache)
771       : AbstractAttribute(V, InfoCache) {}
772
773   /// See AbstractAttribute::getAttrKind()
774   virtual Attribute::AttrKind getAttrKind() const override {
775     return Attribute::WillReturn;
776   }
777
778   /// Return true if "willreturn" is known.
779   virtual bool isKnownWillReturn() const = 0;
780
781   /// Return true if "willreturn" is assumed.
782   virtual bool isAssumedWillReturn() const = 0;
783
784   /// The identifier used by the Attributor for this class of attributes.
785   static constexpr Attribute::AttrKind ID = Attribute::WillReturn;
786 };
787 } // end namespace llvm
788
789 #endif // LLVM_TRANSFORMS_IPO_FUNCTIONATTRS_H