s/keeped/kept/.
[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 /*
42  * just be make some things clear :-), the
43  * poor man "generics"
44  */
45 #define HASH_MAP(type) hmap_##type
46
47 typedef pset hmap_node_entry_t;
48 typedef pset hmap_graph_entry_t;
49 typedef pset hmap_opt_entry_t;
50 typedef pset hmap_block_entry_t;
51 typedef pset hmap_be_block_entry_t;
52 typedef pset hmap_reg_pressure_entry_t;
53 typedef pset hmap_perm_stat_entry_t;
54 typedef pset hmap_perm_class_entry_t;
55 typedef pset hmap_ir_op;
56 typedef pset hmap_distrib_entry_t;
57
58 /**
59  * An entry in a distribution table
60  */
61 typedef struct distrib_entry_t {
62         counter_t   cnt;      /**< the current count */
63         const void *object;   /**< the object which is counted */
64 } distrib_entry_t;
65
66 /** The type of the hash function for objects in distribution tables. */
67 typedef unsigned (*distrib_hash_fun)(const void *object);
68
69 /**
70  * The distribution table.
71  */
72 typedef struct distrib_tbl_t {
73         struct obstack            cnts;       /**< obstack containing the distrib_entry_t entries */
74         HASH_MAP(distrib_entry_t) *hash_map;  /**< the hash map containing the distribution */
75         distrib_hash_fun          hash_func;  /**< the hash function for object in this distribution */
76         unsigned                  int_dist;   /**< non-zero, if it's a integer distribution */
77 } distrib_tbl_t;
78
79 /**
80  * possible address marker values
81  */
82 enum adr_marker_t {
83         MARK_ADDRESS_CALC     = 1,    /**< the node is an address expression */
84         MARK_REF_ADR          = 2,    /**< the node is referenced by an address expression */
85         MARK_REF_NON_ADR      = 4,    /**< the node is referenced by a non-address expression */
86 };
87
88 /**
89  * An entry in the address_mark set
90  */
91 typedef struct address_mark_entry_t {
92   ir_node  *node;               /**< the node which this entry belongs to, needed for compare */
93   unsigned mark;                /**< the mark, a bitmask of enum adr_marker_t */
94 } address_mark_entry_t;
95
96 /**
97  * An entry for ir_nodes, used in ir_graph statistics.
98  */
99 typedef struct node_entry_t {
100         counter_t   cnt_alive;    /**< amount of nodes in this entry */
101         counter_t   new_node;     /**< amount of new nodes for this entry */
102         counter_t   into_Id;      /**< amount of nodes that turned into Id's for this entry */
103         counter_t   normalized;   /**< amount of nodes that normalized for this entry */
104         const ir_op *op;          /**< the op for this entry */
105 } node_entry_t;
106
107 enum leaf_call_state_t {
108         LCS_UNKNOWN       = 0,      /**< state is unknown yet */
109         LCS_LEAF_CALL     = 1,      /**< only leaf functions will be called */
110         LCS_NON_LEAF_CALL = 2,      /**< at least one non-leaf function will be called or indetermined */
111 };
112
113 /**
114  * Graph counter indexes. The first one are accumulated once, the other are always deleted before an
115  * snapshot is taken.
116  */
117 enum graph_counter_names {
118         gcnt_acc_walked,               /**< walker walked over the graph, accumulated */
119         gcnt_acc_walked_blocks,        /**< walker walked over the graph blocks, accumulated */
120         gcnt_acc_was_inlined,          /**< number of times other graph were inlined, accumulated */
121         gcnt_acc_got_inlined,          /**< number of times this graph was inlined, accumulated */
122         gcnt_acc_strength_red,         /**< number of times strength reduction was successful on this graph, accumulated */
123         gcnt_acc_real_func_call,       /**< number real function call optimization, accumulated */
124
125         /* --- non-accumulated values from here */
126         _gcnt_non_acc,                 /**< first non-accumulated counter */
127
128         gcnt_edges = _gcnt_non_acc,    /**< number of DF edges in this graph */
129         gcnt_all_calls,                /**< number of all calls */
130         gcnt_call_with_cnst_arg,       /**< number of calls with const args */
131         gcnt_call_with_all_cnst_arg,   /**< number of calls with all const args */
132         gcnt_call_with_local_adr,      /**< number of calls with address of local var args */
133         gcnt_indirect_calls,           /**< number of indirect calls */
134         gcnt_external_calls,           /**< number of external calls */
135         gcnt_pure_adr_ops,             /**< number of pure address operation */
136         gcnt_all_adr_ops,              /**< number of all address operation */
137         gcnt_global_adr,               /**< number of global load/store addresses. */
138         gcnt_local_adr,                /**< number of local load/store addresses. */
139         gcnt_param_adr,                /**< number of parameter load/store addresses. */
140         gcnt_this_adr,                 /**< number of this load/store addresses. */
141         gcnt_other_adr,                /**< number of other load/store addresses. */
142         gcnt_if_conv,                  /**< number of if conversions */
143
144         /* --- must be the last enum constant --- */
145         _gcnt_last = gcnt_if_conv + IF_RESULT_LAST                 /**< number of counters */
146 };
147
148 /**
149  * An entry for ir_graphs. These numbers are calculated for every IR graph.
150  */
151 typedef struct graph_entry_t {
152         struct obstack             recalc_cnts;                  /**< obstack containing the counters that are recalculated */
153         HASH_MAP(node_entry_t)     *opcode_hash;                 /**< hash map containing the opcode counter */
154         HASH_MAP(block_entry_t)    *block_hash;                  /**< hash map containing the block counter */
155         HASH_MAP(block_entry_t)    *extbb_hash;                  /**< hash map containing the extended block counter */
156         HASH_MAP(be_block_entry_t) *be_block_hash;               /**< hash map containing backend block information */
157         counter_t                  cnt[_gcnt_last];               /**< counter */
158         unsigned                   num_tail_recursion;           /**< number of tail recursion optimizations */
159         HASH_MAP(opt_entry_t)      *opt_hash[FS_OPT_MAX];        /**< hash maps containing opcode counter for optimizations */
160         ir_graph                   *irg;                         /**< the graph of this object */
161         ir_entity                  *ent;                         /**< the entity of this graph if one exists */
162         set                        *address_mark;                /**< a set containing the address marks of the nodes */
163         unsigned                   is_deleted:1;                 /**< set if this irg was deleted */
164         unsigned                   is_leaf:1;                    /**< set, if this irg is a leaf function */
165         unsigned                   is_leaf_call:2;               /**< set, if this irg calls only leaf functions */
166         unsigned                   is_recursive:1;               /**< set, if this irg has recursive calls */
167         unsigned                   is_chain_call:1;              /**< set, if this irg is a chain call */
168         unsigned                   is_strict:1;                  /**< set, if this irg represents a strict program */
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         unsigned        is_start:1;       /**< set, if it's the Start block. */
243         unsigned        is_end:1;         /**< set, if it's the End block. */
244 } block_entry_t;
245
246 /** An entry for an extended block in a ir-graph */
247 typedef block_entry_t extbb_entry_t;
248
249 /**
250  * Some potential interesting float values
251  */
252 typedef enum float_classify_t {
253         STAT_FC_0,                /**< the float value 0.0 */
254         STAT_FC_1,                /**< the float value 1.0 */
255         STAT_FC_2,                /**< the float value 2.0 */
256         STAT_FC_0_5,              /**< the float value 0.5 */
257         STAT_FC_POWER_OF_TWO,     /**< another 2^x value */
258         STAT_FC_OTHER,            /**< all other values */
259         STAT_FC_MAX               /**< last value */
260 } float_classify_t;
261
262 /**
263  * constant info
264  */
265 typedef struct constant_info_t {
266         counter_t  int_bits_count[32];  /**< distribution of bit sizes of integer constants */
267         counter_t  floats[STAT_FC_MAX]; /**< floating point constants */
268         counter_t  others;              /**< all other constants */
269 } constant_info_t;
270
271 /** forward */
272 typedef struct dumper_t dumper_t;
273
274 /**
275  * handler for dumping an IRG
276  *
277  * @param dmp   the dumper
278  * @param entry the IR-graph hash map entry
279  */
280 typedef void (*dump_graph_FUNC)(dumper_t *dmp, graph_entry_t *entry);
281
282 /**
283  * handler for dumper a constant info table
284  *
285  * @param dmp   the dumper
286  */
287 typedef void (*dump_const_table_FUNC)(dumper_t *dmp, const constant_info_t *tbl);
288
289 /**
290  * dumps the parameter distribution table
291  */
292 typedef void (*dump_param_tbl_FUNC)(dumper_t *dmp, const distrib_tbl_t *tbl, graph_entry_t *global);
293
294 /**
295  * dumps the optimizations counter
296  */
297 typedef void (*dump_opt_cnt_FUNC)(dumper_t *dumper, const counter_t *tbl, unsigned len);
298
299 /**
300  * handler for dumper init
301  *
302  * @param dmp   the dumper
303  * @param name  name of the file to dump to
304  */
305 typedef void (*dump_init_FUNC)(dumper_t *dmp, const char *name);
306
307 /**
308  * handler for dumper finish
309  *
310  * @param dmp   the dumper
311  */
312 typedef void (*dump_finish_FUNC)(dumper_t *dmp);
313
314 /**
315  * statistics info
316  */
317 typedef struct statistic_info_t {
318         unsigned                stat_options;        /**< statistic options: field must be first */
319         struct obstack          cnts;                /**< obstack containing the counters that are incremented */
320         struct obstack          be_data;             /**< obstack containing backend statistics data */
321         HASH_MAP(graph_entry_t) *irg_hash;           /**< hash map containing the counter for irgs */
322         HASH_MAP(ir_op)         *ir_op_hash;         /**< hash map containing all ir_ops (accessible by op_codes) */
323         pdeq                    *wait_q;             /**< wait queue for leaf call decision */
324         unsigned                recursive:1;         /**< flag for detecting recursive hook calls */
325         unsigned                in_dead_node_elim:1; /**< flag for dead node elimination runs */
326         ir_op                   *op_Phi0;            /**< pseudo op for Phi0 */
327         ir_op                   *op_PhiM;            /**< pseudo op for memory Phi */
328         ir_op                   *op_ProjM;           /**< pseudo op for memory Proj */
329         ir_op                   *op_MulC;            /**< pseudo op for multiplication by const */
330         ir_op                   *op_DivC;            /**< pseudo op for division by const */
331         ir_op                   *op_ModC;            /**< pseudo op for modulo by const */
332         ir_op                   *op_SelSel;          /**< pseudo op for Sel(Sel) */
333         ir_op                   *op_SelSelSel;       /**< pseudo op for Sel(Sel(Sel)) */
334         dumper_t                *dumper;             /**< list of dumper */
335         int                     reassoc_run;         /**< if set, reassociation is running */
336         constant_info_t         const_info;          /**< statistic info for constants */
337         distrib_tbl_t           *dist_param_cnt;     /**< distribution table for call parameters */
338
339         counter_t               num_opts[FS_OPT_MAX];/**< count optimizations */
340 } stat_info_t;
341
342 /**
343  * a dumper description
344  */
345 struct dumper_t {
346         dump_graph_FUNC         dump_graph;     /**< handler for dumping an irg */
347         dump_const_table_FUNC   dump_const_tbl; /**< handler for dumping a const table */
348         dump_param_tbl_FUNC     dump_param_tbl; /**< handler for dumping the Call parameter table */
349         dump_opt_cnt_FUNC       dump_opt_cnt;   /**< handler for dumping the optimization table. */
350         dump_init_FUNC          init;           /**< handler for init */
351         dump_finish_FUNC        finish;         /**< handler for finish */
352         FILE                    *f;             /**< the file to dump to */
353         stat_info_t             *status;        /**< access to the global status */
354         dumper_t                *next;          /**< link to the next dumper */
355         pset                    *func_map;      /**< pset containing all registered functions */
356         unsigned                tag;            /**< the id tag of the dumper */
357 };
358
359 /**
360  * helper: get an ir_op from an opcode
361  */
362 ir_op *stat_get_op_from_opcode(unsigned code);
363
364 /* API for distribution tables */
365
366 /**
367  * creates a new distribution table.
368  *
369  * @param cmp_func   Compare function for objects in the distribution
370  * @param hash_func  Hash function for objects in the distribution
371  */
372 distrib_tbl_t *stat_new_distrib_tbl(pset_cmp_fun cmp_func, distrib_hash_fun hash_func);
373
374 /**
375  * creates a new distribution table for an integer distribution.
376  */
377 distrib_tbl_t *stat_new_int_distrib_tbl(void);
378
379 /**
380  * destroys a distribution table.
381  */
382 void stat_delete_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
383
384 /**
385  * adds a new object count into the distribution table.
386  */
387 void stat_add_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object, const counter_t *cnt);
388
389 /**
390  * adds a new key count into the integer distribution table.
391  */
392 void stat_add_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key, const counter_t *cnt);
393
394 /**
395  * increases object count by one
396  */
397 void stat_inc_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
398
399 /**
400  * increases key count by one
401  */
402 void stat_inc_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
403
404 /**
405  * inserts a new object with count 0 into the distribution table
406  * if object is already present, nothing happens
407  */
408 void stat_insert_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
409
410 /**
411  * inserts a new key with count 0 into the integer distribution table
412  * if key is already present, nothing happens
413  */
414 void stat_insert_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
415
416 /**
417  * returns the sum over all counters in a distribution table
418  */
419 int stat_get_count_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
420
421 /**
422  * calculates the mean value of a distribution.
423  */
424 double stat_calc_mean_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
425
426 /**
427  * calculates the average value of a distribution
428  */
429 double stat_calc_avg_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
430
431 /** evaluates each entry of a distribution table. */
432 typedef void (*eval_distrib_entry_fun)(const distrib_entry_t *entry, void *env);
433
434 /**
435  * iterates over all entries in a distribution table
436  */
437 void stat_iterate_distrib_tbl(const distrib_tbl_t *tbl, eval_distrib_entry_fun eval, void *env);
438
439 /**
440  * update info on Consts.
441  *
442  * @param node   The Const node
443  * @param graph  The graph entry containing the call
444  */
445 void stat_update_const(stat_info_t *status, ir_node *node, graph_entry_t *graph);
446
447 /**
448  * clears the const statistics for a new snapshot.
449  */
450 void stat_const_clear(stat_info_t *status);
451
452 /**
453  * initialize the Const statistic.
454  */
455 void stat_init_const_cnt(stat_info_t *status);
456
457 /**
458  * return a human readable name for an float classification
459  */
460 const char *stat_fc_name(float_classify_t classification);
461
462 /**
463  * Update the register pressure of a block
464  *
465  * @param irg        the irg containing the block
466  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
467  * @param pressure   the pressure
468  * @param class_name the name of the register class
469  */
470 void stat_be_block_regpressure(ir_graph *irg, ir_node *block, int pressure, const char *class_name);
471
472 /**
473  * Update the distribution of ready nodes of a block
474  *
475  * @param irg        the irg containing the block
476  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
477  * @param num_ready  the number of ready nodes
478  */
479 void stat_be_block_sched_ready(ir_graph *irg, ir_node *block, int num_ready);
480
481 /**
482  * Update the permutation statistic of a block
483  *
484  * @param class_name the name of the register class
485  * @param perm       the perm node
486  * @param block      the block containing the perm
487  * @param size       the size of the perm
488  * @param real_size  number of pairs with different registers
489  */
490 void stat_be_block_stat_perm(const char *class_name, int n_regs, ir_node *perm, ir_node *block,
491                              int size, int real_size);
492
493 /**
494  * Update the permutation statistic of a single perm
495  *
496  * @param class_name the name of the register class
497  * @param perm       the perm node
498  * @param block      the block containing the perm
499  * @param is_chain   1 if chain, 0 if cycle
500  * @param size       length of the cycle/chain
501  * @param n_ops      the number of ops representing this cycle/chain after lowering
502  */
503 void stat_be_block_stat_permcycle(const char *class_name, ir_node *perm, ir_node *block,
504                                   int is_chain, int size, int n_ops);
505
506 /**
507  * Register an additional function for all dumper.  This function
508  * is called in dump_snapshot once for each graph_entry and dumper.
509  *
510  * @param func  the dump function to register
511  */
512 void stat_register_dumper_func(dump_graph_FUNC func);
513
514 #endif /* FIRM_STAT_FIRMSTAT_T_H */