]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/IPO/DeadArgumentElimination.cpp
MFV r313071:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / IPO / DeadArgumentElimination.cpp
1 //===-- DeadArgumentElimination.cpp - Eliminate dead arguments ------------===//
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 pass deletes dead arguments from internal functions.  Dead argument
11 // elimination removes arguments which are directly dead, as well as arguments
12 // only passed into function calls as dead arguments of other functions.  This
13 // pass also deletes dead return values in a similar way.
14 //
15 // This pass is often useful as a cleanup pass to run after aggressive
16 // interprocedural passes, which add possibly-dead arguments or return values.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #include "llvm/Transforms/IPO/DeadArgumentElimination.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
23 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
24 #include "llvm/IR/CallSite.h"
25 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
26 #include "llvm/IR/Constant.h"
27 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
28 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/Instructions.h"
31 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
32 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
33 #include "llvm/IR/Module.h"
34 #include "llvm/Pass.h"
35 #include "llvm/Support/Debug.h"
36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
37 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
39 #include <set>
40 #include <tuple>
41 using namespace llvm;
42
43 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
44
45 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
46 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
47 STATISTIC(NumArgumentsReplacedWithUndef, 
48           "Number of unread args replaced with undef");
49 namespace {
50   /// DAE - The dead argument elimination pass.
51   ///
52   class DAE : public ModulePass {
53   protected:
54     // DAH uses this to specify a different ID.
55     explicit DAE(char &ID) : ModulePass(ID) {}
56
57   public:
58     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
59     DAE() : ModulePass(ID) {
60       initializeDAEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
61     }
62
63     bool runOnModule(Module &M) override {
64       if (skipModule(M))
65         return false;
66       DeadArgumentEliminationPass DAEP(ShouldHackArguments());
67       ModuleAnalysisManager DummyMAM;
68       PreservedAnalyses PA = DAEP.run(M, DummyMAM);
69       return !PA.areAllPreserved();
70     }
71
72     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
73   };
74 }
75
76
77 char DAE::ID = 0;
78 INITIALIZE_PASS(DAE, "deadargelim", "Dead Argument Elimination", false, false)
79
80 namespace {
81   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
82   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
83   /// by bugpoint.
84   struct DAH : public DAE {
85     static char ID;
86     DAH() : DAE(ID) {}
87
88     bool ShouldHackArguments() const override { return true; }
89   };
90 }
91
92 char DAH::ID = 0;
93 INITIALIZE_PASS(DAH, "deadarghaX0r", 
94                 "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)",
95                 false, false)
96
97 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
98 /// which are not used by the body of the function.
99 ///
100 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
101 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
102
103 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
104 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
105 bool DeadArgumentEliminationPass::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
106   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
107   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
108
109   // Ensure that the function is only directly called.
110   if (Fn.hasAddressTaken())
111     return false;
112
113   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
114   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
115   // see.
116   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
117     return false;
118   }
119
120   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
121   // looking for calls marked musttail or calls to llvm.vastart.
122   for (BasicBlock &BB : Fn) {
123     for (Instruction &I : BB) {
124       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
125       if (!CI)
126         continue;
127       if (CI->isMustTailCall())
128         return false;
129       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
130         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
131           return false;
132       }
133     }
134   }
135
136   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
137   // remove the "..." and adjust all the calls.
138
139   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
140   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
141   FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
142
143   std::vector<Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
144   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
145                                                 Params, false);
146   unsigned NumArgs = Params.size();
147
148   // Create the new function body and insert it into the module...
149   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
150   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
151   NF->setComdat(Fn.getComdat());
152   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(Fn.getIterator(), NF);
153   NF->takeName(&Fn);
154
155   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
156   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
157   //
158   std::vector<Value*> Args;
159   for (Value::user_iterator I = Fn.user_begin(), E = Fn.user_end(); I != E; ) {
160     CallSite CS(*I++);
161     if (!CS)
162       continue;
163     Instruction *Call = CS.getInstruction();
164
165     // Pass all the same arguments.
166     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin() + NumArgs);
167
168     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
169     AttributeSet PAL = CS.getAttributes();
170     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlotIndex(PAL.getNumSlots() - 1) > NumArgs) {
171       SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
172       for (unsigned i = 0; PAL.getSlotIndex(i) <= NumArgs; ++i)
173         AttributesVec.push_back(PAL.getSlotAttributes(i));
174       if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
175         AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Fn.getContext(),
176                                                   PAL.getFnAttributes()));
177       PAL = AttributeSet::get(Fn.getContext(), AttributesVec);
178     }
179
180     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
181     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
182
183     Instruction *New;
184     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
185       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
186                                Args, OpBundles, "", Call);
187       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
188       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
189     } else {
190       New = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
191       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
192       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
193       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
194         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
195     }
196     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
197
198     Args.clear();
199
200     if (!Call->use_empty())
201       Call->replaceAllUsesWith(New);
202
203     New->takeName(Call);
204
205     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
206     // F.
207     Call->eraseFromParent();
208   }
209
210   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
211   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
212   // function empty.
213   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
214
215   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
216   // the new arguments, also transferring over the names as well.  While we're at
217   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
218   //
219   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
220        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
221     // Move the name and users over to the new version.
222     I->replaceAllUsesWith(&*I2);
223     I2->takeName(&*I);
224   }
225
226   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
227   NF->setSubprogram(Fn.getSubprogram());
228
229   // Fix up any BlockAddresses that refer to the function.
230   Fn.replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NF, Fn.getType()));
231   // Delete the bitcast that we just created, so that NF does not
232   // appear to be address-taken.
233   NF->removeDeadConstantUsers();
234   // Finally, nuke the old function.
235   Fn.eraseFromParent();
236   return true;
237 }
238
239 /// RemoveDeadArgumentsFromCallers - Checks if the given function has any 
240 /// arguments that are unused, and changes the caller parameters to be undefined
241 /// instead.
242 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn) {
243   // We cannot change the arguments if this TU does not define the function or
244   // if the linker may choose a function body from another TU, even if the
245   // nominal linkage indicates that other copies of the function have the same
246   // semantics. In the below example, the dead load from %p may not have been
247   // eliminated from the linker-chosen copy of f, so replacing %p with undef
248   // in callers may introduce undefined behavior.
249   //
250   // define linkonce_odr void @f(i32* %p) {
251   //   %v = load i32 %p
252   //   ret void
253   // }
254   if (!Fn.hasExactDefinition())
255     return false;
256
257   // Functions with local linkage should already have been handled, except the
258   // fragile (variadic) ones which we can improve here.
259   if (Fn.hasLocalLinkage() && !Fn.getFunctionType()->isVarArg())
260     return false;
261
262   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
263   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
264   // see.
265   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked))
266     return false;
267
268   if (Fn.use_empty())
269     return false;
270
271   SmallVector<unsigned, 8> UnusedArgs;
272   for (Argument &Arg : Fn.args()) {
273     if (Arg.use_empty() && !Arg.hasByValOrInAllocaAttr())
274       UnusedArgs.push_back(Arg.getArgNo());
275   }
276
277   if (UnusedArgs.empty())
278     return false;
279
280   bool Changed = false;
281
282   for (Use &U : Fn.uses()) {
283     CallSite CS(U.getUser());
284     if (!CS || !CS.isCallee(&U))
285       continue;
286
287     // Now go through all unused args and replace them with "undef".
288     for (unsigned I = 0, E = UnusedArgs.size(); I != E; ++I) {
289       unsigned ArgNo = UnusedArgs[I];
290
291       Value *Arg = CS.getArgument(ArgNo);
292       CS.setArgument(ArgNo, UndefValue::get(Arg->getType()));
293       ++NumArgumentsReplacedWithUndef;
294       Changed = true;
295     }
296   }
297
298   return Changed;
299 }
300
301 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
302 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
303 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
304 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
305   Type *RetTy = F->getReturnType();
306   if (RetTy->isVoidTy())
307     return 0;
308   else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
309     return STy->getNumElements();
310   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
311     return ATy->getNumElements();
312   else
313     return 1;
314 }
315
316 /// Returns the sub-type a function will return at a given Idx. Should
317 /// correspond to the result type of an ExtractValue instruction executed with
318 /// just that one Idx (i.e. only top-level structure is considered).
319 static Type *getRetComponentType(const Function *F, unsigned Idx) {
320   Type *RetTy = F->getReturnType();
321   assert(!RetTy->isVoidTy() && "void type has no subtype");
322
323   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
324     return STy->getElementType(Idx);
325   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
326     return ATy->getElementType();
327   else
328     return RetTy;
329 }
330
331 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
332 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
333 /// liveness of Use.
334 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
335 DeadArgumentEliminationPass::MarkIfNotLive(RetOrArg Use,
336                                            UseVector &MaybeLiveUses) {
337   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
338   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
339     return Live;
340
341   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
342   // Use becomes live.
343   MaybeLiveUses.push_back(Use);
344   return MaybeLive;
345 }
346
347
348 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
349 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
350 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
351 ///
352 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
353 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
354 /// it at 0.
355 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
356 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUse(const Use *U, UseVector &MaybeLiveUses,
357                                        unsigned RetValNum) {
358     const User *V = U->getUser();
359     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
360       // The value is returned from a function. It's only live when the
361       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
362       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
363       // original Use.
364       const Function *F = RI->getParent()->getParent();
365       if (RetValNum != -1U) {
366         RetOrArg Use = CreateRet(F, RetValNum);
367         // We might be live, depending on the liveness of Use.
368         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
369       } else {
370         DeadArgumentEliminationPass::Liveness Result = MaybeLive;
371         for (unsigned i = 0; i < NumRetVals(F); ++i) {
372           RetOrArg Use = CreateRet(F, i);
373           // We might be live, depending on the liveness of Use. If any
374           // sub-value is live, then the entire value is considered live. This
375           // is a conservative choice, and better tracking is possible.
376           DeadArgumentEliminationPass::Liveness SubResult =
377               MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
378           if (Result != Live)
379             Result = SubResult;
380         }
381         return Result;
382       }
383     }
384     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
385       if (U->getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
386           && IV->hasIndices())
387         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
388         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
389         // value, only index at which we were inserted counts.
390         RetValNum = *IV->idx_begin();
391
392       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
393       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
394
395       Liveness Result = MaybeLive;
396       for (const Use &UU : IV->uses()) {
397         Result = SurveyUse(&UU, MaybeLiveUses, RetValNum);
398         if (Result == Live)
399           break;
400       }
401       return Result;
402     }
403
404     if (auto CS = ImmutableCallSite(V)) {
405       const Function *F = CS.getCalledFunction();
406       if (F) {
407         // Used in a direct call.
408
409         // The function argument is live if it is used as a bundle operand.
410         if (CS.isBundleOperand(U))
411           return Live;
412
413         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
414         // argument, since if it was the function argument this would be an
415         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
416         // label type (for the invoke instruction).
417         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
418
419         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
420           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
421           return Live;
422
423         assert(CS.getArgument(ArgNo)
424                == CS->getOperand(U->getOperandNo())
425                && "Argument is not where we expected it");
426
427         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
428         // argument to the called function turns out live.
429         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
430         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
431       }
432     }
433     // Used in any other way? Value must be live.
434     return Live;
435 }
436
437 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
438 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
439 ///
440 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
441 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
442 /// be ignored (since it might not be complete).
443 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
444 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUses(const Value *V,
445                                         UseVector &MaybeLiveUses) {
446   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
447   Liveness Result = MaybeLive;
448   // Check each use.
449   for (const Use &U : V->uses()) {
450     Result = SurveyUse(&U, MaybeLiveUses);
451     if (Result == Live)
452       break;
453   }
454   return Result;
455 }
456
457 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
458 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
459 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
460 // map.
461 //
462 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
463 // well as arguments to functions which have their "address taken".
464 //
465 void DeadArgumentEliminationPass::SurveyFunction(const Function &F) {
466   // Functions with inalloca parameters are expecting args in a particular
467   // register and memory layout.
468   if (F.getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::InAlloca)) {
469     MarkLive(F);
470     return;
471   }
472
473   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
474   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
475   // see.
476   if (F.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
477     MarkLive(F);
478     return;
479   }
480
481   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
482   // Assume all return values are dead
483   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
484   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
485
486   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
487   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
488   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
489   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
490   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
491
492   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
493     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
494       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
495           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
496         // We don't support old style multiple return values.
497         MarkLive(F);
498         return;
499       }
500
501   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments || F.isIntrinsic())) {
502     MarkLive(F);
503     return;
504   }
505
506   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting callers for fn: "
507                << F.getName() << "\n");
508   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
509   // of them turn out to be live.
510   unsigned NumLiveRetVals = 0;
511   // Loop all uses of the function.
512   for (const Use &U : F.uses()) {
513     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
514     // taken.
515     ImmutableCallSite CS(U.getUser());
516     if (!CS || !CS.isCallee(&U)) {
517       MarkLive(F);
518       return;
519     }
520
521     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
522     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
523     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
524       MarkLive(F);
525       return;
526     }
527
528     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
529
530     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
531     // bother checking return values if all of them are live already.
532     if (NumLiveRetVals == RetCount)
533       continue;
534
535     // Check all uses of the return value.
536     for (const Use &U : TheCall->uses()) {
537       if (ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(U.getUser())) {
538         // This use uses a part of our return value, survey the uses of
539         // that part and store the results for this index only.
540         unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
541         if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
542           RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
543           if (RetValLiveness[Idx] == Live)
544             NumLiveRetVals++;
545         }
546       } else {
547         // Used by something else than extractvalue. Survey, but assume that the
548         // result applies to all sub-values.
549         UseVector MaybeLiveAggregateUses;
550         if (SurveyUse(&U, MaybeLiveAggregateUses) == Live) {
551           NumLiveRetVals = RetCount;
552           RetValLiveness.assign(RetCount, Live);
553           break;
554         } else {
555           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
556             if (RetValLiveness[i] != Live)
557               MaybeLiveRetUses[i].append(MaybeLiveAggregateUses.begin(),
558                                          MaybeLiveAggregateUses.end());
559           }
560         }
561       }
562     }
563   }
564
565   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
566   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
567     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
568
569   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting args for fn: "
570                << F.getName() << "\n");
571
572   // Now, check all of our arguments.
573   unsigned i = 0;
574   UseVector MaybeLiveArgUses;
575   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
576        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
577     Liveness Result;
578     if (F.getFunctionType()->isVarArg()) {
579       // Variadic functions will already have a va_arg function expanded inside
580       // them, making them potentially very sensitive to ABI changes resulting
581       // from removing arguments entirely, so don't. For example AArch64 handles
582       // register and stack HFAs very differently, and this is reflected in the
583       // IR which has already been generated.
584       Result = Live;
585     } else {
586       // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
587       // MaybeLive in MaybeLiveArgUses). 
588       Result = SurveyUses(&*AI, MaybeLiveArgUses);
589     }
590
591     // Mark the result.
592     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
593     // Clear the vector again for the next iteration.
594     MaybeLiveArgUses.clear();
595   }
596 }
597
598 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
599 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
600 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
601 /// live later on.
602 void DeadArgumentEliminationPass::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
603                                             const UseVector &MaybeLiveUses) {
604   switch (L) {
605     case Live: MarkLive(RA); break;
606     case MaybeLive:
607     {
608       // Note any uses of this value, so this return value can be
609       // marked live whenever one of the uses becomes live.
610       for (const auto &MaybeLiveUse : MaybeLiveUses)
611         Uses.insert(std::make_pair(MaybeLiveUse, RA));
612       break;
613     }
614   }
615 }
616
617 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
618 /// changed in any way. Additionally,
619 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
620 /// values (according to Uses) live as well.
621 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const Function &F) {
622   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Intrinsically live fn: "
623                << F.getName() << "\n");
624   // Mark the function as live.
625   LiveFunctions.insert(&F);
626   // Mark all arguments as live.
627   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
628     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
629   // Mark all return values as live.
630   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
631     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
632 }
633
634 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
635 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
636 /// well.
637 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
638   if (LiveFunctions.count(RA.F))
639     return; // Function was already marked Live.
640
641   if (!LiveValues.insert(RA).second)
642     return; // We were already marked Live.
643
644   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Marking "
645                << RA.getDescription() << " live\n");
646   PropagateLiveness(RA);
647 }
648
649 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
650 /// to any other values it uses (according to Uses).
651 void DeadArgumentEliminationPass::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
652   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
653   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
654   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
655   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
656   UseMap::iterator E = Uses.end();
657   UseMap::iterator I;
658   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
659     MarkLive(I->second);
660
661   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
662   // after the loop).
663   Uses.erase(Begin, I);
664 }
665
666 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
667 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
668 // the function to not have these arguments and return values.
669 //
670 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
671   // Don't modify fully live functions
672   if (LiveFunctions.count(F))
673     return false;
674
675   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
676   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
677   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
678   std::vector<Type*> Params;
679
680   // Keep track of if we have a live 'returned' argument
681   bool HasLiveReturnedArg = false;
682
683   // Set up to build a new list of parameter attributes.
684   SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
685   const AttributeSet &PAL = F->getAttributes();
686
687   // Remember which arguments are still alive.
688   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
689   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
690   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
691   // attribute, since that belongs to the return value.
692   unsigned i = 0;
693   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
694        I != E; ++I, ++i) {
695     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
696     if (LiveValues.erase(Arg)) {
697       Params.push_back(I->getType());
698       ArgAlive[i] = true;
699
700       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
701       // for the return value.
702       if (PAL.hasAttributes(i + 1)) {
703         AttrBuilder B(PAL, i + 1);
704         if (B.contains(Attribute::Returned))
705           HasLiveReturnedArg = true;
706         AttributesVec.
707           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Params.size(), B));
708       }
709     } else {
710       ++NumArgumentsEliminated;
711       DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing argument " << i
712                    << " (" << I->getName() << ") from " << F->getName()
713                    << "\n");
714     }
715   }
716
717   // Find out the new return value.
718   Type *RetTy = FTy->getReturnType();
719   Type *NRetTy = nullptr;
720   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
721
722   // -1 means unused, other numbers are the new index
723   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
724   std::vector<Type*> RetTypes;
725
726   // If there is a function with a live 'returned' argument but a dead return
727   // value, then there are two possible actions:
728   // 1) Eliminate the return value and take off the 'returned' attribute on the
729   //    argument.
730   // 2) Retain the 'returned' attribute and treat the return value (but not the
731   //    entire function) as live so that it is not eliminated.
732   // 
733   // It's not clear in the general case which option is more profitable because,
734   // even in the absence of explicit uses of the return value, code generation
735   // is free to use the 'returned' attribute to do things like eliding
736   // save/restores of registers across calls. Whether or not this happens is
737   // target and ABI-specific as well as depending on the amount of register
738   // pressure, so there's no good way for an IR-level pass to figure this out.
739   //
740   // Fortunately, the only places where 'returned' is currently generated by
741   // the FE are places where 'returned' is basically free and almost always a
742   // performance win, so the second option can just be used always for now.
743   //
744   // This should be revisited if 'returned' is ever applied more liberally.
745   if (RetTy->isVoidTy() || HasLiveReturnedArg) {
746     NRetTy = RetTy;
747   } else {
748     // Look at each of the original return values individually.
749     for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
750       RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
751       if (LiveValues.erase(Ret)) {
752         RetTypes.push_back(getRetComponentType(F, i));
753         NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
754       } else {
755         ++NumRetValsEliminated;
756         DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing return value "
757                      << i << " from " << F->getName() << "\n");
758       }
759     }
760     if (RetTypes.size() > 1) {
761       // More than one return type? Reduce it down to size.
762       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy)) {
763         // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
764         // already.
765         NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
766       } else {
767         assert(isa<ArrayType>(RetTy) && "unexpected multi-value return");
768         NRetTy = ArrayType::get(RetTypes[0], RetTypes.size());
769       }
770     } else if (RetTypes.size() == 1)
771       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
772       // return a struct with that simple value before.
773       NRetTy = RetTypes.front();
774     else if (RetTypes.size() == 0)
775       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
776       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
777   }
778
779   assert(NRetTy && "No new return type found?");
780
781   // The existing function return attributes.
782   AttributeSet RAttrs = PAL.getRetAttributes();
783
784   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
785   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
786   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
787   // required when new return value attributes are added.
788   if (NRetTy->isVoidTy())
789     RAttrs = RAttrs.removeAttributes(NRetTy->getContext(),
790                                      AttributeSet::ReturnIndex,
791                                      AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
792   else
793     assert(!AttrBuilder(RAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
794              overlaps(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy)) &&
795            "Return attributes no longer compatible?");
796
797   if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
798     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NRetTy->getContext(), RAttrs));
799
800   if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
801     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(F->getContext(),
802                                               PAL.getFnAttributes()));
803
804   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
805   AttributeSet NewPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
806
807   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
808   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
809
810   // No change?
811   if (NFTy == FTy)
812     return false;
813
814   // Create the new function body and insert it into the module...
815   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
816   NF->copyAttributesFrom(F);
817   NF->setComdat(F->getComdat());
818   NF->setAttributes(NewPAL);
819   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
820   // it again.
821   F->getParent()->getFunctionList().insert(F->getIterator(), NF);
822   NF->takeName(F);
823
824   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
825   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
826   //
827   std::vector<Value*> Args;
828   while (!F->use_empty()) {
829     CallSite CS(F->user_back());
830     Instruction *Call = CS.getInstruction();
831
832     AttributesVec.clear();
833     const AttributeSet &CallPAL = CS.getAttributes();
834
835     // The call return attributes.
836     AttributeSet RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
837
838     // Adjust in case the function was changed to return void.
839     RAttrs = RAttrs.removeAttributes(NRetTy->getContext(),
840                                      AttributeSet::ReturnIndex,
841                         AttributeFuncs::typeIncompatible(NF->getReturnType()));
842     if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
843       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NF->getContext(), RAttrs));
844
845     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
846     // loop, which loops the varargs.
847     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
848     unsigned i = 0;
849     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
850     // original function, and add those that are still alive.
851     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
852       if (ArgAlive[i]) {
853         Args.push_back(*I);
854         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
855         if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
856           AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
857           // If the return type has changed, then get rid of 'returned' on the
858           // call site. The alternative is to make all 'returned' attributes on
859           // call sites keep the return value alive just like 'returned'
860           // attributes on function declaration but it's less clearly a win
861           // and this is not an expected case anyway
862           if (NRetTy != RetTy && B.contains(Attribute::Returned))
863             B.removeAttribute(Attribute::Returned);
864           AttributesVec.
865             push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
866         }
867       }
868
869     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
870     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
871       Args.push_back(*I);
872       if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
873         AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
874         AttributesVec.
875           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
876       }
877     }
878
879     if (CallPAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
880       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Call->getContext(),
881                                                 CallPAL.getFnAttributes()));
882
883     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
884     AttributeSet NewCallPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
885
886     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
887     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
888
889     Instruction *New;
890     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
891       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
892                                Args, OpBundles, "", Call->getParent());
893       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
894       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
895     } else {
896       New = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
897       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
898       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
899       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
900         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
901     }
902     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
903
904     Args.clear();
905
906     if (!Call->use_empty()) {
907       if (New->getType() == Call->getType()) {
908         // Return type not changed? Just replace users then.
909         Call->replaceAllUsesWith(New);
910         New->takeName(Call);
911       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
912         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
913         // Replace by null for now.
914         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
915           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
916       } else {
917         assert((RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy()) &&
918                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
919                " must have been a struct or an array!");
920         Instruction *InsertPt = Call;
921         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
922           BasicBlock *NewEdge = SplitEdge(New->getParent(), II->getNormalDest());
923           InsertPt = &*NewEdge->getFirstInsertionPt();
924         }
925
926         // We used to return a struct or array. Instead of doing smart stuff
927         // with all the uses, we will just rebuild it using extract/insertvalue
928         // chaining and let instcombine clean that up.
929         //
930         // Start out building up our return value from undef
931         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
932         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
933           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
934             Value *V;
935             if (RetTypes.size() > 1)
936               // We are still returning a struct, so extract the value from our
937               // return value
938               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
939                                            InsertPt);
940             else
941               // We are now returning a single element, so just insert that
942               V = New;
943             // Insert the value at the old position
944             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
945           }
946         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
947         // struct we built
948         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
949         New->takeName(Call);
950       }
951     }
952
953     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
954     // F.
955     Call->eraseFromParent();
956   }
957
958   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
959   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
960   // function empty.
961   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
962
963   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
964   // the new arguments, also transferring over the names as well.
965   i = 0;
966   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
967        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
968     if (ArgAlive[i]) {
969       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
970       // version.
971       I->replaceAllUsesWith(&*I2);
972       I2->takeName(&*I);
973       ++I2;
974     } else {
975       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
976       // (these are guaranteed to become unused later on).
977       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
978         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
979     }
980
981   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
982   // instructions.  Check this now.
983   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
984     for (BasicBlock &BB : *NF)
985       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator())) {
986         Value *RetVal;
987
988         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
989           RetVal = nullptr;
990         } else {
991           assert(RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy());
992           // The original return value was a struct or array, insert
993           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
994           // to return and insert them into our new result.
995           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
996           // clean that up.
997           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
998           // Start out building up our return value from undef
999           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
1000           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
1001             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
1002               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
1003                                                               "oldret", RI);
1004               if (RetTypes.size() > 1) {
1005                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
1006                 // our new return value at the new index
1007
1008                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
1009                                                  "newret", RI);
1010               } else {
1011                 // We are now only returning a simple value, so just return the
1012                 // extracted value.
1013                 RetVal = EV;
1014               }
1015             }
1016         }
1017         // Replace the return instruction with one returning the new return
1018         // value (possibly 0 if we became void).
1019         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
1020         BB.getInstList().erase(RI);
1021       }
1022
1023   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
1024   NF->setSubprogram(F->getSubprogram());
1025
1026   // Now that the old function is dead, delete it.
1027   F->eraseFromParent();
1028
1029   return true;
1030 }
1031
1032 PreservedAnalyses DeadArgumentEliminationPass::run(Module &M,
1033                                                    ModuleAnalysisManager &) {
1034   bool Changed = false;
1035
1036   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
1037   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
1038   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
1039   // information computed while surveying other functions.
1040   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Deleting dead varargs\n");
1041   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1042     Function &F = *I++;
1043     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
1044       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
1045   }
1046
1047   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
1048   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
1049   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
1050   //
1051   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Determining liveness\n");
1052   for (auto &F : M)
1053     SurveyFunction(F);
1054
1055   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
1056   // turn.
1057   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1058     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
1059     // replaced by a new one).
1060     Function *F = &*I++;
1061     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
1062   }
1063
1064   // Finally, look for any unused parameters in functions with non-local
1065   // linkage and replace the passed in parameters with undef.
1066   for (auto &F : M)
1067     Changed |= RemoveDeadArgumentsFromCallers(F);
1068
1069   if (!Changed)
1070     return PreservedAnalyses::all();
1071   return PreservedAnalyses::none();
1072 }