7dd2aec37d0a6b863cdda8f1e7dec16c80abfc03
[libfirm] / ir / stat / firmstat_t.h
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
3  *
4  * This file is part of libFirm.
5  *
6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
9  * packaging of this file.
10  *
11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
13  * Agreement provided with the Software.
14  *
15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief   Statistics for Firm. Internal data structures.
23  * @author  Michael Beck
24  * @version $Id$
25  */
26 #ifndef FIRM_STAT_FIRMSTAT_T_H
27 #define FIRM_STAT_FIRMSTAT_T_H
28
29 #include "firmstat.h"
30
31 #include "irop_t.h"
32 #include "irnode_t.h"
33 #include "irgraph_t.h"
34 #include "pset.h"
35 #include "pdeq.h"
36 #include "irprog.h"
37 #include "irgwalk.h"
38 #include "counter.h"
39 #include "irhooks.h"
40
41 /* some useful macro. */
42 #define ARR_SIZE(a)   (sizeof(a)/sizeof((a)[0]))
43
44 /*
45  * just be make some things clear :-), the
46  * poor man "generics"
47  */
48 #define HASH_MAP(type) hmap_##type
49
50 typedef pset hmap_node_entry_t;
51 typedef pset hmap_graph_entry_t;
52 typedef pset hmap_opt_entry_t;
53 typedef pset hmap_block_entry_t;
54 typedef pset hmap_be_block_entry_t;
55 typedef pset hmap_reg_pressure_entry_t;
56 typedef pset hmap_perm_stat_entry_t;
57 typedef pset hmap_perm_class_entry_t;
58 typedef pset hmap_ir_op;
59 typedef pset hmap_distrib_entry_t;
60
61 /**
62  * An entry in a distribution table
63  */
64 typedef struct _distrib_entry_t {
65         counter_t        cnt;       /**< the current count */
66         const void *object;   /**< the object which is counted */
67 } distrib_entry_t;
68
69 /** The type of the hash function for objects in distribution tables. */
70 typedef unsigned (*distrib_hash_fun)(const void *object);
71
72 /**
73  * The distribution table.
74  */
75 typedef struct _distrib_tbl_t {
76         struct obstack            cnts;       /**< obstack containing the distrib_entry_t entries */
77         HASH_MAP(distrib_entry_t) *hash_map;  /**< the hash map containing the distribution */
78         distrib_hash_fun          hash_func;  /**< the hash function for object in this distribution */
79         unsigned                  int_dist;   /**< non-zero, if it's a integer distribution */
80 } distrib_tbl_t;
81
82 /**
83  * possible address marker values
84  */
85 enum adr_marker_t {
86         MARK_ADDRESS_CALC     = 1,    /**< the node is an address expression */
87         MARK_REF_ADR          = 2,    /**< the node is referenced by an address expression */
88         MARK_REF_NON_ADR      = 4,    /**< the node is referenced by a non-address expression */
89 };
90
91 /**
92  * An entry in the address_mark set
93  */
94 typedef struct _address_mark_entry_t {
95   ir_node  *node;               /**< the node which this entry belongs to, needed for compare */
96   unsigned mark;                /**< the mark, a bitmask of enum adr_marker_t */
97 } address_mark_entry_t;
98
99 /**
100  * An entry for ir_nodes, used in ir_graph statistics.
101  */
102 typedef struct _node_entry_t {
103         counter_t   cnt_alive;    /**< amount of nodes in this entry */
104         counter_t   new_node;     /**< amount of new nodes for this entry */
105         counter_t   into_Id;      /**< amount of nodes that turned into Id's for this entry */
106         const ir_op *op;          /**< the op for this entry */
107 } node_entry_t;
108
109 enum leaf_call_state_t {
110         LCS_UNKNOWN       = 0,      /**< state is unknown yet */
111         LCS_LEAF_CALL     = 1,      /**< only leaf functions will be called */
112         LCS_NON_LEAF_CALL = 2,      /**< at least one non-leaf function will be called or indetermined */
113 };
114
115 /**
116  * Graph counter indexes. The first one are accumulated once, the other are always deleted before an
117  * snapshot is taken.
118  */
119 enum graph_counter_names {
120         gcnt_acc_walked,               /**< walker walked over the graph, accumulated */
121         gcnt_acc_walked_blocks,        /**< walker walked over the graph blocks, accumulated */
122         gcnt_acc_was_inlined,          /**< number of times other graph were inlined, accumulated */
123         gcnt_acc_got_inlined,          /**< number of times this graph was inlined, accumulated */
124         gcnt_acc_strength_red,         /**< number of times strength reduction was successful on this graph, accumulated */
125         gcnt_acc_real_func_call,       /**< number real function call optimization, accumulated */
126
127         /* --- non-accumulated values from here */
128         _gcnt_non_acc,                 /**< first non-accumulated counter */
129
130         gcnt_edges = _gcnt_non_acc,    /**< number of DF edges in this graph */
131         gcnt_all_calls,                /**< number of all calls */
132         gcnt_call_with_cnst_arg,       /**< number of calls with const args */
133         gcnt_call_with_all_cnst_arg,   /**< number of calls with all const args */
134         gcnt_call_with_local_adr,      /**< number of calls with address of local var args */
135         gcnt_indirect_calls,           /**< number of indirect calls */
136         gcnt_pure_adr_ops,             /**< number of pure address operation */
137         gcnt_all_adr_ops,              /**< number of all address operation */
138         gcnt_global_adr,               /**< number of global load/store addresses. */
139         gcnt_local_adr,                /**< number of local load/store addresses. */
140         gcnt_param_adr,                /**< number of parameter load/store addresses. */
141         gcnt_this_adr,                 /**< number of this load/store addresses. */
142         gcnt_other_adr,                /**< number of other load/store addresses. */
143         gcnt_if_conv,                  /**< number of if conversions */
144
145         /* --- must be the last enum constant --- */
146         _gcnt_last = gcnt_if_conv + IF_RESULT_LAST                 /**< number of counters */
147 };
148
149 /**
150  * An entry for ir_graphs. These numbers are calculated for every IR graph.
151  */
152 typedef struct _graph_entry_t {
153         struct obstack             recalc_cnts;                  /**< obstack containing the counters that are recalculated */
154         HASH_MAP(node_entry_t)     *opcode_hash;                 /**< hash map containing the opcode counter */
155         HASH_MAP(block_entry_t)    *block_hash;                  /**< hash map containing the block counter */
156         HASH_MAP(block_entry_t)    *extbb_hash;                  /**< hash map containing the extended block counter */
157         HASH_MAP(be_block_entry_t) *be_block_hash;               /**< hash map containing backend block information */
158         counter_t                  cnt[_gcnt_last];               /**< counter */
159         unsigned                   num_tail_recursion;           /**< number of tail recursion optimizations */
160         HASH_MAP(opt_entry_t)      *opt_hash[FS_OPT_MAX];        /**< hash maps containing opcode counter for optimizations */
161         ir_graph                   *irg;                         /**< the graph of this object */
162         ir_entity                  *ent;                         /**< the entity of this graph if one exists */
163         set                        *address_mark;                /**< a set containing the address marks of the nodes */
164         unsigned                   is_deleted:1;                 /**< set if this irg was deleted */
165         unsigned                   is_leaf:1;                    /**< set, if this irg is a leaf function */
166         unsigned                   is_leaf_call:2;               /**< set, if this irg calls only leaf functions */
167         unsigned                   is_recursive:1;               /**< set, if this irg has recursive calls */
168         unsigned                   is_chain_call:1;              /**< set, if this irg is a chain call */
169         unsigned                   is_analyzed:1;                /**< helper: set, if this irg was already analysed */
170 } graph_entry_t;
171
172 /**
173  * An entry for optimized ir_nodes
174  */
175 typedef struct _opt_entry_t {
176         counter_t   count;    /**< optimization counter */
177         const ir_op *op;      /**< the op for this entry */
178 } opt_entry_t;
179
180 /**
181  * An entry for register pressure.
182  */
183 typedef struct _reg_pressure_entry_t {
184         const char *class_name; /**< name of the register class */
185         int         pressure;   /**< the register pressure for this class */
186 } reg_pressure_entry_t;
187
188 /**
189  * An entry for permutation statistics.
190  */
191 typedef struct _perm_stat_entry_t {
192         ir_node       *perm;       /**< the perm node */
193         int            size;       /**< complete size */
194         int            real_size;  /**< number of pairs with different registers */
195         int            n_copies;   /**< number of copies created for lowering */
196         int            n_exchg;    /**< number of exchanges created for lowering */
197         distrib_tbl_t *cycles;     /**< distribution of cycle lengths */
198         distrib_tbl_t *chains;     /**< distribution of chain lengths */
199 } perm_stat_entry_t;
200
201 /**
202  * An entry for permutation statistics per class.
203  */
204 typedef struct _perm_class_entry_t {
205         const char                  *class_name; /**< name of the register class */
206         int                          n_regs;     /**< number of register in this class */
207         HASH_MAP(perm_stat_entry_t) *perm_stat;  /**< statistics about all perm nodes of this class */
208 } perm_class_entry_t;
209
210 /**
211  * An entry for a block or extended block in a ir-graph
212  */
213 typedef struct _be_block_entry_t {
214         long                           block_nr;         /**< block nr */
215         distrib_tbl_t                  *sched_ready;     /**< distribution of ready nodes per block */
216         /**< the highest register pressures for this block for each register class */
217         HASH_MAP(reg_pressure_entry_t) *reg_pressure;
218         HASH_MAP(perm_class_entry_t)   *perm_class_stat; /**< statistics about perm nodes for each register class */
219 } be_block_entry_t;
220
221 /**
222  * Block counter indexes. The first one are accumulated once, the other are always deleted before an
223  * snapshot is taken.
224  */
225 enum block_counter_names {
226         bcnt_nodes,     /**< the counter of nodes in this block */
227         bcnt_edges,     /**< the counter of edges in this block */
228         bcnt_in_edges,  /**< the counter of edges incoming from other blocks to this block */
229         bcnt_out_edges, /**< the counter of edges outgoing from this block to other blocks */
230         bcnt_phi_data,  /**< the counter of data Phi nodes in this block */
231
232         /* --- must be the last enum constant --- */
233         _bcnt_last      /**< number of counters */
234 };
235
236 /**
237  * An entry for a block or extended block in a ir-graph
238  */
239 typedef struct _block_entry_t {
240   counter_t       cnt[_bcnt_last];  /**< counter */
241   long            block_nr;         /**< block nr */
242 } block_entry_t;
243
244 /** An entry for an extended block in a ir-graph */
245 typedef block_entry_t extbb_entry_t;
246
247 /**
248  * Some potential interesting float values
249  */
250 typedef enum _float_classify_t {
251         STAT_FC_0,                /**< the float value 0.0 */
252         STAT_FC_1,                /**< the float value 1.0 */
253         STAT_FC_2,                /**< the float value 2.0 */
254         STAT_FC_0_5,              /**< the float value 0.5 */
255         STAT_FC_EXACT,            /**< an exact value */
256         STAT_FC_OTHER,            /**< all other values */
257         STAT_FC_MAX               /**< last value */
258 } float_classify_t;
259
260 /**
261  * constant info
262  */
263 typedef struct _constant_info_t {
264         counter_t  int_bits_count[32];  /**< distribution of bit sizes of integer constants */
265         counter_t  floats[STAT_FC_MAX]; /**< floating point constants */
266         counter_t  others;              /**< all other constants */
267 } constant_info_t;
268
269 /** forward */
270 typedef struct _dumper_t dumper_t;
271
272 /**
273  * handler for dumping an IRG
274  *
275  * @param dmp   the dumper
276  * @param entry the IR-graph hash map entry
277  */
278 typedef void (*dump_graph_FUNC)(dumper_t *dmp, graph_entry_t *entry);
279
280 /**
281  * handler for dumper a constant info table
282  *
283  * @param dmp   the dumper
284  */
285 typedef void (*dump_const_table_FUNC)(dumper_t *dmp, const constant_info_t *tbl);
286
287 /**
288  * dumps the parameter distribution table
289  */
290 typedef void (*dump_param_tbl_FUNC)(dumper_t *dmp, const distrib_tbl_t *tbl, graph_entry_t *global);
291
292 /**
293  * dumps the optimizations counter
294  */
295 typedef void (*dump_opt_cnt_FUNC)(dumper_t *dumper, const counter_t *tbl, unsigned len);
296
297 /**
298  * handler for dumper init
299  *
300  * @param dmp   the dumper
301  * @param name  name of the file to dump to
302  */
303 typedef void (*dump_init_FUNC)(dumper_t *dmp, const char *name);
304
305 /**
306  * handler for dumper finish
307  *
308  * @param dmp   the dumper
309  */
310 typedef void (*dump_finish_FUNC)(dumper_t *dmp);
311
312 /**
313  * statistics info
314  */
315 typedef struct _statistic_info_t {
316         unsigned                stat_options;        /**< statistic options: field must be first */
317         struct obstack          cnts;                /**< obstack containing the counters that are incremented */
318         struct obstack          be_data;             /**< obstack containing backend statistics data */
319         HASH_MAP(graph_entry_t) *irg_hash;           /**< hash map containing the counter for irgs */
320         HASH_MAP(ir_op)         *ir_op_hash;         /**< hash map containing all ir_ops (accessible by op_codes) */
321         pdeq                    *wait_q;             /**< wait queue for leaf call decision */
322         unsigned                recursive:1;         /**< flag for detecting recursive hook calls */
323         unsigned                in_dead_node_elim:1; /**< flag for dead node elimination runs */
324         ir_op                   *op_Phi0;            /**< pseudo op for Phi0 */
325         ir_op                   *op_PhiM;            /**< pseudo op for memory Phi */
326         ir_op                   *op_ProjM;           /**< pseudo op for memory Proj */
327         ir_op                   *op_MulC;            /**< pseudo op for multiplication by const */
328         ir_op                   *op_DivC;            /**< pseudo op for division by const */
329         ir_op                   *op_ModC;            /**< pseudo op for modulo by const */
330         ir_op                   *op_DivModC;         /**< pseudo op for DivMod by const */
331         ir_op                   *op_SelSel;          /**< pseudo op for Sel(Sel) */
332         ir_op                   *op_SelSelSel;       /**< pseudo op for Sel(Sel(Sel)) */
333         dumper_t                *dumper;             /**< list of dumper */
334         int                     reassoc_run;         /**< if set, reassociation is running */
335         constant_info_t         const_info;          /**< statistic info for constants */
336         distrib_tbl_t           *dist_param_cnt;     /**< distribution table for call parameters */
337
338         counter_t               num_opts[FS_OPT_MAX];/**< count optimizations */
339 } stat_info_t;
340
341 /**
342  * a dumper description
343  */
344 struct _dumper_t {
345         dump_graph_FUNC         dump_graph;     /**< handler for dumping an irg */
346         dump_const_table_FUNC   dump_const_tbl; /**< handler for dumping a const table */
347         dump_param_tbl_FUNC     dump_param_tbl; /**< handler for dumping the Call parameter table */
348         dump_opt_cnt_FUNC       dump_opt_cnt;   /**< handler for dumping the optimization table. */
349         dump_init_FUNC          init;           /**< handler for init */
350         dump_finish_FUNC        finish;         /**< handler for finish */
351         FILE                    *f;             /**< the file to dump to */
352         stat_info_t             *status;        /**< access to the global status */
353         dumper_t                *next;          /**< link to the next dumper */
354         pset                    *func_map;      /**< pset containing all registered functions */
355         unsigned                tag;            /**< the id tag of the dumper */
356 };
357
358 /**
359  * helper: get an ir_op from an opcode
360  */
361 ir_op *stat_get_op_from_opcode(ir_opcode code);
362
363 /* API for distribution tables */
364
365 /**
366  * creates a new distribution table.
367  *
368  * @param cmp_func   Compare function for objects in the distribution
369  * @param hash_func  Hash function for objects in the distribution
370  */
371 distrib_tbl_t *stat_new_distrib_tbl(pset_cmp_fun cmp_func, distrib_hash_fun hash_func);
372
373 /**
374  * creates a new distribution table for an integer distribution.
375  */
376 distrib_tbl_t *stat_new_int_distrib_tbl(void);
377
378 /**
379  * destroys a distribution table.
380  */
381 void stat_delete_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
382
383 /**
384  * adds a new object count into the distribution table.
385  */
386 void stat_add_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object, const counter_t *cnt);
387
388 /**
389  * adds a new key count into the integer distribution table.
390  */
391 void stat_add_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key, const counter_t *cnt);
392
393 /**
394  * increases object count by one
395  */
396 void stat_inc_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
397
398 /**
399  * increases key count by one
400  */
401 void stat_inc_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
402
403 /**
404  * inserts a new object with count 0 into the distribution table
405  * if object is already present, nothing happens
406  */
407 void stat_insert_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
408
409 /**
410  * inserts a new key with count 0 into the integer distribution table
411  * if key is already present, nothing happens
412  */
413 void stat_insert_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
414
415 /**
416  * returns the sum over all counters in a distribution table
417  */
418 int stat_get_count_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
419
420 /**
421  * calculates the mean value of a distribution.
422  */
423 double stat_calc_mean_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
424
425 /**
426  * calculates the average value of a distribution
427  */
428 double stat_calc_avg_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
429
430 /** evaluates each entry of a distribution table. */
431 typedef void (*eval_distrib_entry_fun)(const distrib_entry_t *entry, void *env);
432
433 /**
434  * iterates over all entries in a distribution table
435  */
436 void stat_iterate_distrib_tbl(const distrib_tbl_t *tbl, eval_distrib_entry_fun eval, void *env);
437
438 /**
439  * update info on Consts.
440  *
441  * @param node   The Const node
442  * @param graph  The graph entry containing the call
443  */
444 void stat_update_const(stat_info_t *status, ir_node *node, graph_entry_t *graph);
445
446 /**
447  * clears the const statistics for a new snapshot.
448  */
449 void stat_const_clear(stat_info_t *status);
450
451 /**
452  * initialize the Const statistic.
453  */
454 void stat_init_const_cnt(stat_info_t *status);
455
456 /**
457  * return a human readable name for an float classification
458  */
459 const char *stat_fc_name(float_classify_t classification);
460
461 /**
462  * Update the register pressure of a block
463  *
464  * @param irg        the irg containing the block
465  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
466  * @param pressure   the pressure
467  * @param class_name the name of the register class
468  */
469 void stat_be_block_regpressure(ir_graph *irg, ir_node *block, int pressure, const char *class_name);
470
471 /**
472  * Update the distribution of ready nodes of a block
473  *
474  * @param irg        the irg containing the block
475  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
476  * @param num_ready  the number of ready nodes
477  */
478 void stat_be_block_sched_ready(ir_graph *irg, ir_node *block, int num_ready);
479
480 /**
481  * Update the permutation statistic of a block
482  *
483  * @param class_name the name of the register class
484  * @param perm       the perm node
485  * @param block      the block containing the perm
486  * @param size       the size of the perm
487  * @param real_size  number of pairs with different registers
488  */
489 void stat_be_block_stat_perm(const char *class_name, int n_regs, ir_node *perm, ir_node *block,
490                              int size, int real_size);
491
492 /**
493  * Update the permutation statistic of a single perm
494  *
495  * @param class_name the name of the register class
496  * @param perm       the perm node
497  * @param block      the block containing the perm
498  * @param is_chain   1 if chain, 0 if cycle
499  * @param size       length of the cycle/chain
500  * @param n_ops      the number of ops representing this cycle/chain after lowering
501  */
502 void stat_be_block_stat_permcycle(const char *class_name, ir_node *perm, ir_node *block,
503                                   int is_chain, int size, int n_ops);
504
505 /**
506  * Register an additional function for all dumper.  This function
507  * is called in dump_snapshot once for each graph_entry and dumper.
508  *
509  * @param func  the dump function to register
510  */
511 void stat_register_dumper_func(dump_graph_FUNC func);
512
513 #endif /* FIRM_STAT_FIRMSTAT_T_H */