contrib/llvm/tools/bugpoint/ExtractFunction.cpp

   1 //===- ExtractFunction.cpp - Extract a function from Program --------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements several methods that are used to extract functions,
  11 // loops, or portions of a module from the rest of the module.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "BugDriver.h"
  16 #include "llvm/IR/Constants.h"
  17 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  18 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  19 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  20 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  21 #include "llvm/IR/Module.h"
  22 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  23 #include "llvm/Pass.h"
  24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  27 #include "llvm/Support/Path.h"
  28 #include "llvm/Support/Signals.h"
  29 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  30 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  31 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  32 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
  33 #include "llvm/Transforms/Utils/CodeExtractor.h"
  34 #include <set>
  35 using namespace llvm;
  36
  37 #define DEBUG_TYPE "bugpoint"
  38
  39 namespace llvm {
  40 bool DisableSimplifyCFG = false;
  41 extern cl::opt<std::string> OutputPrefix;
  42 } // End llvm namespace
  43
  44 namespace {
  45 cl::opt<bool> NoDCE("disable-dce",
  46                     cl::desc("Do not use the -dce pass to reduce testcases"));
  47 cl::opt<bool, true>
  48     NoSCFG("disable-simplifycfg", cl::location(DisableSimplifyCFG),
  49            cl::desc("Do not use the -simplifycfg pass to reduce testcases"));
  50
  51 Function *globalInitUsesExternalBA(GlobalVariable *GV) {
  52   if (!GV->hasInitializer())
  53     return nullptr;
  54
  55   Constant *I = GV->getInitializer();
  56
  57   // walk the values used by the initializer
  58   // (and recurse into things like ConstantExpr)
  59   std::vector<Constant *> Todo;
  60   std::set<Constant *> Done;
  61   Todo.push_back(I);
  62
  63   while (!Todo.empty()) {
  64     Constant *V = Todo.back();
  65     Todo.pop_back();
  66     Done.insert(V);
  67
  68     if (BlockAddress *BA = dyn_cast<BlockAddress>(V)) {
  69       Function *F = BA->getFunction();
  70       if (F->isDeclaration())
  71         return F;
  72     }
  73
  74     for (User::op_iterator i = V->op_begin(), e = V->op_end(); i != e; ++i) {
  75       Constant *C = dyn_cast<Constant>(*i);
  76       if (C && !isa<GlobalValue>(C) && !Done.count(C))
  77         Todo.push_back(C);
  78     }
  79   }
  80   return nullptr;
  81 }
  82 } // end anonymous namespace
  83
  84 std::unique_ptr<Module>
  85 BugDriver::deleteInstructionFromProgram(const Instruction *I,
  86                                         unsigned Simplification) {
  87   // FIXME, use vmap?
  88   std::unique_ptr<Module> Clone = CloneModule(*Program);
  89
  90   const BasicBlock *PBB = I->getParent();
  91   const Function *PF = PBB->getParent();
  92
  93   Module::iterator RFI = Clone->begin(); // Get iterator to corresponding fn
  94   std::advance(
  95       RFI, std::distance(PF->getParent()->begin(), Module::const_iterator(PF)));
  96
  97   Function::iterator RBI = RFI->begin(); // Get iterator to corresponding BB
  98   std::advance(RBI, std::distance(PF->begin(), Function::const_iterator(PBB)));
  99
 100   BasicBlock::iterator RI = RBI->begin(); // Get iterator to corresponding inst
 101   std::advance(RI, std::distance(PBB->begin(), BasicBlock::const_iterator(I)));
 102   Instruction *TheInst = &*RI; // Got the corresponding instruction!
 103
 104   // If this instruction produces a value, replace any users with null values
 105   if (!TheInst->getType()->isVoidTy())
 106     TheInst->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TheInst->getType()));
 107
 108   // Remove the instruction from the program.
 109   TheInst->getParent()->getInstList().erase(TheInst);
 110
 111   // Spiff up the output a little bit.
 112   std::vector<std::string> Passes;
 113
 114   /// Can we get rid of the -disable-* options?
 115   if (Simplification > 1 && !NoDCE)
 116     Passes.push_back("dce");
 117   if (Simplification && !DisableSimplifyCFG)
 118     Passes.push_back("simplifycfg"); // Delete dead control flow
 119
 120   Passes.push_back("verify");
 121   std::unique_ptr<Module> New = runPassesOn(Clone.get(), Passes);
 122   if (!New) {
 123     errs() << "Instruction removal failed.  Sorry. :(  Please report a bug!\n";
 124     exit(1);
 125   }
 126   return New;
 127 }
 128
 129 std::unique_ptr<Module>
 130 BugDriver::performFinalCleanups(std::unique_ptr<Module> M,
 131                                 bool MayModifySemantics) {
 132   // Make all functions external, so GlobalDCE doesn't delete them...
 133   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 134     I->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
 135
 136   std::vector<std::string> CleanupPasses;
 137   CleanupPasses.push_back("globaldce");
 138
 139   if (MayModifySemantics)
 140     CleanupPasses.push_back("deadarghaX0r");
 141   else
 142     CleanupPasses.push_back("deadargelim");
 143
 144   std::unique_ptr<Module> New = runPassesOn(M.get(), CleanupPasses);
 145   if (!New) {
 146     errs() << "Final cleanups failed.  Sorry. :(  Please report a bug!\n";
 147     return nullptr;
 148   }
 149   return New;
 150 }
 151
 152 std::unique_ptr<Module> BugDriver::extractLoop(Module *M) {
 153   std::vector<std::string> LoopExtractPasses;
 154   LoopExtractPasses.push_back("loop-extract-single");
 155
 156   std::unique_ptr<Module> NewM = runPassesOn(M, LoopExtractPasses);
 157   if (!NewM) {
 158     outs() << "*** Loop extraction failed: ";
 159     EmitProgressBitcode(*M, "loopextraction", true);
 160     outs() << "*** Sorry. :(  Please report a bug!\n";
 161     return nullptr;
 162   }
 163
 164   // Check to see if we created any new functions.  If not, no loops were
 165   // extracted and we should return null.  Limit the number of loops we extract
 166   // to avoid taking forever.
 167   static unsigned NumExtracted = 32;
 168   if (M->size() == NewM->size() || --NumExtracted == 0) {
 169     return nullptr;
 170   } else {
 171     assert(M->size() < NewM->size() && "Loop extract removed functions?");
 172     Module::iterator MI = NewM->begin();
 173     for (unsigned i = 0, e = M->size(); i != e; ++i)
 174       ++MI;
 175   }
 176
 177   return NewM;
 178 }
 179
 180 static void eliminateAliases(GlobalValue *GV) {
 181   // First, check whether a GlobalAlias references this definition.
 182   // GlobalAlias MAY NOT reference declarations.
 183   for (;;) {
 184     // 1. Find aliases
 185     SmallVector<GlobalAlias *, 1> aliases;
 186     Module *M = GV->getParent();
 187     for (Module::alias_iterator I = M->alias_begin(), E = M->alias_end();
 188          I != E; ++I)
 189       if (I->getAliasee()->stripPointerCasts() == GV)
 190         aliases.push_back(&*I);
 191     if (aliases.empty())
 192       break;
 193     // 2. Resolve aliases
 194     for (unsigned i = 0, e = aliases.size(); i < e; ++i) {
 195       aliases[i]->replaceAllUsesWith(aliases[i]->getAliasee());
 196       aliases[i]->eraseFromParent();
 197     }
 198     // 3. Repeat until no more aliases found; there might
 199     // be an alias to an alias...
 200   }
 201 }
 202
 203 //
 204 // DeleteGlobalInitializer - "Remove" the global variable by deleting its
 205 // initializer,
 206 // making it external.
 207 //
 208 void llvm::DeleteGlobalInitializer(GlobalVariable *GV) {
 209   eliminateAliases(GV);
 210   GV->setInitializer(nullptr);
 211   GV->setComdat(nullptr);
 212 }
 213
 214 // DeleteFunctionBody - "Remove" the function by deleting all of its basic
 215 // blocks, making it external.
 216 //
 217 void llvm::DeleteFunctionBody(Function *F) {
 218   eliminateAliases(F);
 219   // Function declarations can't have comdats.
 220   F->setComdat(nullptr);
 221
 222   // delete the body of the function...
 223   F->deleteBody();
 224   assert(F->isDeclaration() && "This didn't make the function external!");
 225 }
 226
 227 /// GetTorInit - Given a list of entries for static ctors/dtors, return them
 228 /// as a constant array.
 229 static Constant *GetTorInit(std::vector<std::pair<Function *, int>> &TorList) {
 230   assert(!TorList.empty() && "Don't create empty tor list!");
 231   std::vector<Constant *> ArrayElts;
 232   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(TorList[0].first->getContext());
 233
 234   StructType *STy = StructType::get(Int32Ty, TorList[0].first->getType());
 235   for (unsigned i = 0, e = TorList.size(); i != e; ++i) {
 236     Constant *Elts[] = {ConstantInt::get(Int32Ty, TorList[i].second),
 237                         TorList[i].first};
 238     ArrayElts.push_back(ConstantStruct::get(STy, Elts));
 239   }
 240   return ConstantArray::get(
 241       ArrayType::get(ArrayElts[0]->getType(), ArrayElts.size()), ArrayElts);
 242 }
 243
 244 /// SplitStaticCtorDtor - A module was recently split into two parts, M1/M2, and
 245 /// M1 has all of the global variables.  If M2 contains any functions that are
 246 /// static ctors/dtors, we need to add an llvm.global_[cd]tors global to M2, and
 247 /// prune appropriate entries out of M1s list.
 248 static void SplitStaticCtorDtor(const char *GlobalName, Module *M1, Module *M2,
 249                                 ValueToValueMapTy &VMap) {
 250   GlobalVariable *GV = M1->getNamedGlobal(GlobalName);
 251   if (!GV || GV->isDeclaration() || GV->hasLocalLinkage() || !GV->use_empty())
 252     return;
 253
 254   std::vector<std::pair<Function *, int>> M1Tors, M2Tors;
 255   ConstantArray *InitList = dyn_cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
 256   if (!InitList)
 257     return;
 258
 259   for (unsigned i = 0, e = InitList->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 260     if (ConstantStruct *CS =
 261             dyn_cast<ConstantStruct>(InitList->getOperand(i))) {
 262       if (CS->getNumOperands() != 2)
 263         return; // Not array of 2-element structs.
 264
 265       if (CS->getOperand(1)->isNullValue())
 266         break; // Found a null terminator, stop here.
 267
 268       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
 269       int Priority = CI ? CI->getSExtValue() : 0;
 270
 271       Constant *FP = CS->getOperand(1);
 272       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(FP))
 273         if (CE->isCast())
 274           FP = CE->getOperand(0);
 275       if (Function *F = dyn_cast<Function>(FP)) {
 276         if (!F->isDeclaration())
 277           M1Tors.push_back(std::make_pair(F, Priority));
 278         else {
 279           // Map to M2's version of the function.
 280           F = cast<Function>(VMap[F]);
 281           M2Tors.push_back(std::make_pair(F, Priority));
 282         }
 283       }
 284     }
 285   }
 286
 287   GV->eraseFromParent();
 288   if (!M1Tors.empty()) {
 289     Constant *M1Init = GetTorInit(M1Tors);
 290     new GlobalVariable(*M1, M1Init->getType(), false,
 291                        GlobalValue::AppendingLinkage, M1Init, GlobalName);
 292   }
 293
 294   GV = M2->getNamedGlobal(GlobalName);
 295   assert(GV && "Not a clone of M1?");
 296   assert(GV->use_empty() && "llvm.ctors shouldn't have uses!");
 297
 298   GV->eraseFromParent();
 299   if (!M2Tors.empty()) {
 300     Constant *M2Init = GetTorInit(M2Tors);
 301     new GlobalVariable(*M2, M2Init->getType(), false,
 302                        GlobalValue::AppendingLinkage, M2Init, GlobalName);
 303   }
 304 }
 305
 306 std::unique_ptr<Module>
 307 llvm::SplitFunctionsOutOfModule(Module *M, const std::vector<Function *> &F,
 308                                 ValueToValueMapTy &VMap) {
 309   // Make sure functions & globals are all external so that linkage
 310   // between the two modules will work.
 311   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 312     I->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
 313   for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
 314        I != E; ++I) {
 315     if (I->hasName() && I->getName()[0] == '\01')
 316       I->setName(I->getName().substr(1));
 317     I->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
 318   }
 319
 320   ValueToValueMapTy NewVMap;
 321   std::unique_ptr<Module> New = CloneModule(*M, NewVMap);
 322
 323   // Remove the Test functions from the Safe module
 324   std::set<Function *> TestFunctions;
 325   for (unsigned i = 0, e = F.size(); i != e; ++i) {
 326     Function *TNOF = cast<Function>(VMap[F[i]]);
 327     LLVM_DEBUG(errs() << "Removing function ");
 328     LLVM_DEBUG(TNOF->printAsOperand(errs(), false));
 329     LLVM_DEBUG(errs() << "\n");
 330     TestFunctions.insert(cast<Function>(NewVMap[TNOF]));
 331     DeleteFunctionBody(TNOF); // Function is now external in this module!
 332   }
 333
 334   // Remove the Safe functions from the Test module
 335   for (Function &I : *New)
 336     if (!TestFunctions.count(&I))
 337       DeleteFunctionBody(&I);
 338
 339   // Try to split the global initializers evenly
 340   for (GlobalVariable &I : M->globals()) {
 341     GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(NewVMap[&I]);
 342     if (Function *TestFn = globalInitUsesExternalBA(&I)) {
 343       if (Function *SafeFn = globalInitUsesExternalBA(GV)) {
 344         errs() << "*** Error: when reducing functions, encountered "
 345                   "the global '";
 346         GV->printAsOperand(errs(), false);
 347         errs() << "' with an initializer that references blockaddresses "
 348                   "from safe function '"
 349                << SafeFn->getName() << "' and from test function '"
 350                << TestFn->getName() << "'.\n";
 351         exit(1);
 352       }
 353       DeleteGlobalInitializer(&I); // Delete the initializer to make it external
 354     } else {
 355       // If we keep it in the safe module, then delete it in the test module
 356       DeleteGlobalInitializer(GV);
 357     }
 358   }
 359
 360   // Make sure that there is a global ctor/dtor array in both halves of the
 361   // module if they both have static ctor/dtor functions.
 362   SplitStaticCtorDtor("llvm.global_ctors", M, New.get(), NewVMap);
 363   SplitStaticCtorDtor("llvm.global_dtors", M, New.get(), NewVMap);
 364
 365   return New;
 366 }
 367
 368 //===----------------------------------------------------------------------===//
 369 // Basic Block Extraction Code
 370 //===----------------------------------------------------------------------===//
 371
 372 std::unique_ptr<Module>
 373 BugDriver::extractMappedBlocksFromModule(const std::vector<BasicBlock *> &BBs,
 374                                          Module *M) {
 375   auto Temp = sys::fs::TempFile::create(OutputPrefix + "-extractblocks%%%%%%%");
 376   if (!Temp) {
 377     outs() << "*** Basic Block extraction failed!\n";
 378     errs() << "Error creating temporary file: " << toString(Temp.takeError())
 379            << "\n";
 380     EmitProgressBitcode(*M, "basicblockextractfail", true);
 381     return nullptr;
 382   }
 383   DiscardTemp Discard{*Temp};
 384
 385   // Extract all of the blocks except the ones in BBs.
 386   SmallVector<BasicBlock *, 32> BlocksToExtract;
 387   for (Function &F : *M)
 388     for (BasicBlock &BB : F)
 389       // Check if this block is going to be extracted.
 390       if (std::find(BBs.begin(), BBs.end(), &BB) == BBs.end())
 391         BlocksToExtract.push_back(&BB);
 392
 393   raw_fd_ostream OS(Temp->FD, /*shouldClose*/ false);
 394   for (BasicBlock *BB : BBs) {
 395     // If the BB doesn't have a name, give it one so we have something to key
 396     // off of.
 397     if (!BB->hasName())
 398       BB->setName("tmpbb");
 399     OS << BB->getParent()->getName() << " " << BB->getName() << "\n";
 400   }
 401   OS.flush();
 402   if (OS.has_error()) {
 403     errs() << "Error writing list of blocks to not extract\n";
 404     EmitProgressBitcode(*M, "basicblockextractfail", true);
 405     OS.clear_error();
 406     return nullptr;
 407   }
 408
 409   std::string uniqueFN = "--extract-blocks-file=";
 410   uniqueFN += Temp->TmpName;
 411   const char *ExtraArg = uniqueFN.c_str();
 412
 413   std::vector<std::string> PI;
 414   PI.push_back("extract-blocks");
 415   std::unique_ptr<Module> Ret = runPassesOn(M, PI, 1, &ExtraArg);
 416
 417   if (!Ret) {
 418     outs() << "*** Basic Block extraction failed, please report a bug!\n";
 419     EmitProgressBitcode(*M, "basicblockextractfail", true);
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