]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp
Update clang to release_39 branch r276489, and resolve conflicts.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / IPO / MergeFunctions.cpp
1 //===- MergeFunctions.cpp - Merge identical functions ---------------------===//
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 looks for equivalent functions that are mergable and folds them.
11 //
12 // Order relation is defined on set of functions. It was made through
13 // special function comparison procedure that returns
14 // 0 when functions are equal,
15 // -1 when Left function is less than right function, and
16 // 1 for opposite case. We need total-ordering, so we need to maintain
17 // four properties on the functions set:
18 // a <= a (reflexivity)
19 // if a <= b and b <= a then a = b (antisymmetry)
20 // if a <= b and b <= c then a <= c (transitivity).
21 // for all a and b: a <= b or b <= a (totality).
22 //
23 // Comparison iterates through each instruction in each basic block.
24 // Functions are kept on binary tree. For each new function F we perform
25 // lookup in binary tree.
26 // In practice it works the following way:
27 // -- We define Function* container class with custom "operator<" (FunctionPtr).
28 // -- "FunctionPtr" instances are stored in std::set collection, so every
29 //    std::set::insert operation will give you result in log(N) time.
30 // 
31 // As an optimization, a hash of the function structure is calculated first, and
32 // two functions are only compared if they have the same hash. This hash is
33 // cheap to compute, and has the property that if function F == G according to
34 // the comparison function, then hash(F) == hash(G). This consistency property
35 // is critical to ensuring all possible merging opportunities are exploited.
36 // Collisions in the hash affect the speed of the pass but not the correctness
37 // or determinism of the resulting transformation.
38 //
39 // When a match is found the functions are folded. If both functions are
40 // overridable, we move the functionality into a new internal function and
41 // leave two overridable thunks to it.
42 //
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44 //
45 // Future work:
46 //
47 // * virtual functions.
48 //
49 // Many functions have their address taken by the virtual function table for
50 // the object they belong to. However, as long as it's only used for a lookup
51 // and call, this is irrelevant, and we'd like to fold such functions.
52 //
53 // * be smarter about bitcasts.
54 //
55 // In order to fold functions, we will sometimes add either bitcast instructions
56 // or bitcast constant expressions. Unfortunately, this can confound further
57 // analysis since the two functions differ where one has a bitcast and the
58 // other doesn't. We should learn to look through bitcasts.
59 //
60 // * Compare complex types with pointer types inside.
61 // * Compare cross-reference cases.
62 // * Compare complex expressions.
63 //
64 // All the three issues above could be described as ability to prove that
65 // fA == fB == fC == fE == fF == fG in example below:
66 //
67 //  void fA() {
68 //    fB();
69 //  }
70 //  void fB() {
71 //    fA();
72 //  }
73 //
74 //  void fE() {
75 //    fF();
76 //  }
77 //  void fF() {
78 //    fG();
79 //  }
80 //  void fG() {
81 //    fE();
82 //  }
83 //
84 // Simplest cross-reference case (fA <--> fB) was implemented in previous
85 // versions of MergeFunctions, though it presented only in two function pairs
86 // in test-suite (that counts >50k functions)
87 // Though possibility to detect complex cross-referencing (e.g.: A->B->C->D->A)
88 // could cover much more cases.
89 //
90 //===----------------------------------------------------------------------===//
91
92 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
93 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
94 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
95 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
96 #include "llvm/IR/CallSite.h"
97 #include "llvm/IR/Constants.h"
98 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
99 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
100 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
101 #include "llvm/IR/Instructions.h"
102 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
103 #include "llvm/IR/Module.h"
104 #include "llvm/IR/Operator.h"
105 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
106 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
107 #include "llvm/Pass.h"
108 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
109 #include "llvm/Support/Debug.h"
110 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
111 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
112 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
113 #include <vector>
114
115 using namespace llvm;
116
117 #define DEBUG_TYPE "mergefunc"
118
119 STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
120 STATISTIC(NumThunksWritten, "Number of thunks generated");
121 STATISTIC(NumAliasesWritten, "Number of aliases generated");
122 STATISTIC(NumDoubleWeak, "Number of new functions created");
123
124 static cl::opt<unsigned> NumFunctionsForSanityCheck(
125     "mergefunc-sanity",
126     cl::desc("How many functions in module could be used for "
127              "MergeFunctions pass sanity check. "
128              "'0' disables this check. Works only with '-debug' key."),
129     cl::init(0), cl::Hidden);
130
131 namespace {
132
133 /// GlobalNumberState assigns an integer to each global value in the program,
134 /// which is used by the comparison routine to order references to globals. This
135 /// state must be preserved throughout the pass, because Functions and other
136 /// globals need to maintain their relative order. Globals are assigned a number
137 /// when they are first visited. This order is deterministic, and so the
138 /// assigned numbers are as well. When two functions are merged, neither number
139 /// is updated. If the symbols are weak, this would be incorrect. If they are
140 /// strong, then one will be replaced at all references to the other, and so
141 /// direct callsites will now see one or the other symbol, and no update is
142 /// necessary. Note that if we were guaranteed unique names, we could just
143 /// compare those, but this would not work for stripped bitcodes or for those
144 /// few symbols without a name.
145 class GlobalNumberState {
146   struct Config : ValueMapConfig<GlobalValue*> {
147     enum { FollowRAUW = false };
148   };
149   // Each GlobalValue is mapped to an identifier. The Config ensures when RAUW
150   // occurs, the mapping does not change. Tracking changes is unnecessary, and
151   // also problematic for weak symbols (which may be overwritten).
152   typedef ValueMap<GlobalValue *, uint64_t, Config> ValueNumberMap;
153   ValueNumberMap GlobalNumbers;
154   // The next unused serial number to assign to a global.
155   uint64_t NextNumber;
156   public:
157     GlobalNumberState() : GlobalNumbers(), NextNumber(0) {}
158     uint64_t getNumber(GlobalValue* Global) {
159       ValueNumberMap::iterator MapIter;
160       bool Inserted;
161       std::tie(MapIter, Inserted) = GlobalNumbers.insert({Global, NextNumber});
162       if (Inserted)
163         NextNumber++;
164       return MapIter->second;
165     }
166     void clear() {
167       GlobalNumbers.clear();
168     }
169 };
170
171 /// FunctionComparator - Compares two functions to determine whether or not
172 /// they will generate machine code with the same behaviour. DataLayout is
173 /// used if available. The comparator always fails conservatively (erring on the
174 /// side of claiming that two functions are different).
175 class FunctionComparator {
176 public:
177   FunctionComparator(const Function *F1, const Function *F2,
178                      GlobalNumberState* GN)
179       : FnL(F1), FnR(F2), GlobalNumbers(GN) {}
180
181   /// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
182   int compare();
183   /// Hash a function. Equivalent functions will have the same hash, and unequal
184   /// functions will have different hashes with high probability.
185   typedef uint64_t FunctionHash;
186   static FunctionHash functionHash(Function &);
187
188 private:
189   /// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
190   int cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL, const BasicBlock *BBR) const;
191
192   /// Constants comparison.
193   /// Its analog to lexicographical comparison between hypothetical numbers
194   /// of next format:
195   /// <bitcastability-trait><raw-bit-contents>
196   ///
197   /// 1. Bitcastability.
198   /// Check whether L's type could be losslessly bitcasted to R's type.
199   /// On this stage method, in case when lossless bitcast is not possible
200   /// method returns -1 or 1, thus also defining which type is greater in
201   /// context of bitcastability.
202   /// Stage 0: If types are equal in terms of cmpTypes, then we can go straight
203   ///          to the contents comparison.
204   ///          If types differ, remember types comparison result and check
205   ///          whether we still can bitcast types.
206   /// Stage 1: Types that satisfies isFirstClassType conditions are always
207   ///          greater then others.
208   /// Stage 2: Vector is greater then non-vector.
209   ///          If both types are vectors, then vector with greater bitwidth is
210   ///          greater.
211   ///          If both types are vectors with the same bitwidth, then types
212   ///          are bitcastable, and we can skip other stages, and go to contents
213   ///          comparison.
214   /// Stage 3: Pointer types are greater than non-pointers. If both types are
215   ///          pointers of the same address space - go to contents comparison.
216   ///          Different address spaces: pointer with greater address space is
217   ///          greater.
218   /// Stage 4: Types are neither vectors, nor pointers. And they differ.
219   ///          We don't know how to bitcast them. So, we better don't do it,
220   ///          and return types comparison result (so it determines the
221   ///          relationship among constants we don't know how to bitcast).
222   ///
223   /// Just for clearance, let's see how the set of constants could look
224   /// on single dimension axis:
225   ///
226   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
227   /// Where: NFCT - Not a FirstClassType
228   ///        FCT - FirstClassTyp:
229   ///
230   /// 2. Compare raw contents.
231   /// It ignores types on this stage and only compares bits from L and R.
232   /// Returns 0, if L and R has equivalent contents.
233   /// -1 or 1 if values are different.
234   /// Pretty trivial:
235   /// 2.1. If contents are numbers, compare numbers.
236   ///    Ints with greater bitwidth are greater. Ints with same bitwidths
237   ///    compared by their contents.
238   /// 2.2. "And so on". Just to avoid discrepancies with comments
239   /// perhaps it would be better to read the implementation itself.
240   /// 3. And again about overall picture. Let's look back at how the ordered set
241   /// of constants will look like:
242   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
243   ///
244   /// Now look, what could be inside [FCT, "others"], for example:
245   /// [FCT, "others"] =
246   /// [
247   ///   [double 0.1], [double 1.23],
248   ///   [i32 1], [i32 2],
249   ///   { double 1.0 },       ; StructTyID, NumElements = 1
250   ///   { i32 1 },            ; StructTyID, NumElements = 1
251   ///   { double 1, i32 1 },  ; StructTyID, NumElements = 2
252   ///   { i32 1, double 1 }   ; StructTyID, NumElements = 2
253   /// ]
254   ///
255   /// Let's explain the order. Float numbers will be less than integers, just
256   /// because of cmpType terms: FloatTyID < IntegerTyID.
257   /// Floats (with same fltSemantics) are sorted according to their value.
258   /// Then you can see integers, and they are, like a floats,
259   /// could be easy sorted among each others.
260   /// The structures. Structures are grouped at the tail, again because of their
261   /// TypeID: StructTyID > IntegerTyID > FloatTyID.
262   /// Structures with greater number of elements are greater. Structures with
263   /// greater elements going first are greater.
264   /// The same logic with vectors, arrays and other possible complex types.
265   ///
266   /// Bitcastable constants.
267   /// Let's assume, that some constant, belongs to some group of
268   /// "so-called-equal" values with different types, and at the same time
269   /// belongs to another group of constants with equal types
270   /// and "really" equal values.
271   ///
272   /// Now, prove that this is impossible:
273   ///
274   /// If constant A with type TyA is bitcastable to B with type TyB, then:
275   /// 1. All constants with equal types to TyA, are bitcastable to B. Since
276   ///    those should be vectors (if TyA is vector), pointers
277   ///    (if TyA is pointer), or else (if TyA equal to TyB), those types should
278   ///    be equal to TyB.
279   /// 2. All constants with non-equal, but bitcastable types to TyA, are
280   ///    bitcastable to B.
281   ///    Once again, just because we allow it to vectors and pointers only.
282   ///    This statement could be expanded as below:
283   /// 2.1. All vectors with equal bitwidth to vector A, has equal bitwidth to
284   ///      vector B, and thus bitcastable to B as well.
285   /// 2.2. All pointers of the same address space, no matter what they point to,
286   ///      bitcastable. So if C is pointer, it could be bitcasted to A and to B.
287   /// So any constant equal or bitcastable to A is equal or bitcastable to B.
288   /// QED.
289   ///
290   /// In another words, for pointers and vectors, we ignore top-level type and
291   /// look at their particular properties (bit-width for vectors, and
292   /// address space for pointers).
293   /// If these properties are equal - compare their contents.
294   int cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R) const;
295
296   /// Compares two global values by number. Uses the GlobalNumbersState to
297   /// identify the same gobals across function calls.
298   int cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue *R) const;
299
300   /// Assign or look up previously assigned numbers for the two values, and
301   /// return whether the numbers are equal. Numbers are assigned in the order
302   /// visited.
303   /// Comparison order:
304   /// Stage 0: Value that is function itself is always greater then others.
305   ///          If left and right values are references to their functions, then
306   ///          they are equal.
307   /// Stage 1: Constants are greater than non-constants.
308   ///          If both left and right are constants, then the result of
309   ///          cmpConstants is used as cmpValues result.
310   /// Stage 2: InlineAsm instances are greater than others. If both left and
311   ///          right are InlineAsm instances, InlineAsm* pointers casted to
312   ///          integers and compared as numbers.
313   /// Stage 3: For all other cases we compare order we meet these values in
314   ///          their functions. If right value was met first during scanning,
315   ///          then left value is greater.
316   ///          In another words, we compare serial numbers, for more details
317   ///          see comments for sn_mapL and sn_mapR.
318   int cmpValues(const Value *L, const Value *R) const;
319
320   /// Compare two Instructions for equivalence, similar to
321   /// Instruction::isSameOperationAs.
322   ///
323   /// Stages are listed in "most significant stage first" order:
324   /// On each stage below, we do comparison between some left and right
325   /// operation parts. If parts are non-equal, we assign parts comparison
326   /// result to the operation comparison result and exit from method.
327   /// Otherwise we proceed to the next stage.
328   /// Stages:
329   /// 1. Operations opcodes. Compared as numbers.
330   /// 2. Number of operands.
331   /// 3. Operation types. Compared with cmpType method.
332   /// 4. Compare operation subclass optional data as stream of bytes:
333   /// just convert it to integers and call cmpNumbers.
334   /// 5. Compare in operation operand types with cmpType in
335   /// most significant operand first order.
336   /// 6. Last stage. Check operations for some specific attributes.
337   /// For example, for Load it would be:
338   /// 6.1.Load: volatile (as boolean flag)
339   /// 6.2.Load: alignment (as integer numbers)
340   /// 6.3.Load: ordering (as underlying enum class value)
341   /// 6.4.Load: synch-scope (as integer numbers)
342   /// 6.5.Load: range metadata (as integer ranges)
343   /// On this stage its better to see the code, since its not more than 10-15
344   /// strings for particular instruction, and could change sometimes.
345   int cmpOperations(const Instruction *L, const Instruction *R) const;
346
347   /// Compare two GEPs for equivalent pointer arithmetic.
348   /// Parts to be compared for each comparison stage,
349   /// most significant stage first:
350   /// 1. Address space. As numbers.
351   /// 2. Constant offset, (using GEPOperator::accumulateConstantOffset method).
352   /// 3. Pointer operand type (using cmpType method).
353   /// 4. Number of operands.
354   /// 5. Compare operands, using cmpValues method.
355   int cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL, const GEPOperator *GEPR) const;
356   int cmpGEPs(const GetElementPtrInst *GEPL,
357               const GetElementPtrInst *GEPR) const {
358     return cmpGEPs(cast<GEPOperator>(GEPL), cast<GEPOperator>(GEPR));
359   }
360
361   /// cmpType - compares two types,
362   /// defines total ordering among the types set.
363   ///
364   /// Return values:
365   /// 0 if types are equal,
366   /// -1 if Left is less than Right,
367   /// +1 if Left is greater than Right.
368   ///
369   /// Description:
370   /// Comparison is broken onto stages. Like in lexicographical comparison
371   /// stage coming first has higher priority.
372   /// On each explanation stage keep in mind total ordering properties.
373   ///
374   /// 0. Before comparison we coerce pointer types of 0 address space to
375   /// integer.
376   /// We also don't bother with same type at left and right, so
377   /// just return 0 in this case.
378   ///
379   /// 1. If types are of different kind (different type IDs).
380   ///    Return result of type IDs comparison, treating them as numbers.
381   /// 2. If types are integers, check that they have the same width. If they
382   /// are vectors, check that they have the same count and subtype.
383   /// 3. Types have the same ID, so check whether they are one of:
384   /// * Void
385   /// * Float
386   /// * Double
387   /// * X86_FP80
388   /// * FP128
389   /// * PPC_FP128
390   /// * Label
391   /// * Metadata
392   /// We can treat these types as equal whenever their IDs are same.
393   /// 4. If Left and Right are pointers, return result of address space
394   /// comparison (numbers comparison). We can treat pointer types of same
395   /// address space as equal.
396   /// 5. If types are complex.
397   /// Then both Left and Right are to be expanded and their element types will
398   /// be checked with the same way. If we get Res != 0 on some stage, return it.
399   /// Otherwise return 0.
400   /// 6. For all other cases put llvm_unreachable.
401   int cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const;
402
403   int cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const;
404   int cmpOrderings(AtomicOrdering L, AtomicOrdering R) const;
405   int cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const;
406   int cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const;
407   int cmpInlineAsm(const InlineAsm *L, const InlineAsm *R) const;
408   int cmpMem(StringRef L, StringRef R) const;
409   int cmpAttrs(const AttributeSet L, const AttributeSet R) const;
410   int cmpRangeMetadata(const MDNode *L, const MDNode *R) const;
411   int cmpOperandBundlesSchema(const Instruction *L, const Instruction *R) const;
412
413   // The two functions undergoing comparison.
414   const Function *FnL, *FnR;
415
416   /// Assign serial numbers to values from left function, and values from
417   /// right function.
418   /// Explanation:
419   /// Being comparing functions we need to compare values we meet at left and
420   /// right sides.
421   /// Its easy to sort things out for external values. It just should be
422   /// the same value at left and right.
423   /// But for local values (those were introduced inside function body)
424   /// we have to ensure they were introduced at exactly the same place,
425   /// and plays the same role.
426   /// Let's assign serial number to each value when we meet it first time.
427   /// Values that were met at same place will be with same serial numbers.
428   /// In this case it would be good to explain few points about values assigned
429   /// to BBs and other ways of implementation (see below).
430   ///
431   /// 1. Safety of BB reordering.
432   /// It's safe to change the order of BasicBlocks in function.
433   /// Relationship with other functions and serial numbering will not be
434   /// changed in this case.
435   /// As follows from FunctionComparator::compare(), we do CFG walk: we start
436   /// from the entry, and then take each terminator. So it doesn't matter how in
437   /// fact BBs are ordered in function. And since cmpValues are called during
438   /// this walk, the numbering depends only on how BBs located inside the CFG.
439   /// So the answer is - yes. We will get the same numbering.
440   ///
441   /// 2. Impossibility to use dominance properties of values.
442   /// If we compare two instruction operands: first is usage of local
443   /// variable AL from function FL, and second is usage of local variable AR
444   /// from FR, we could compare their origins and check whether they are
445   /// defined at the same place.
446   /// But, we are still not able to compare operands of PHI nodes, since those
447   /// could be operands from further BBs we didn't scan yet.
448   /// So it's impossible to use dominance properties in general.
449   mutable DenseMap<const Value*, int> sn_mapL, sn_mapR;
450
451   // The global state we will use
452   GlobalNumberState* GlobalNumbers;
453 };
454
455 class FunctionNode {
456   mutable AssertingVH<Function> F;
457   FunctionComparator::FunctionHash Hash;
458 public:
459   // Note the hash is recalculated potentially multiple times, but it is cheap.
460   FunctionNode(Function *F)
461     : F(F), Hash(FunctionComparator::functionHash(*F))  {}
462   Function *getFunc() const { return F; }
463   FunctionComparator::FunctionHash getHash() const { return Hash; }
464
465   /// Replace the reference to the function F by the function G, assuming their
466   /// implementations are equal.
467   void replaceBy(Function *G) const {
468     F = G;
469   }
470
471   void release() { F = nullptr; }
472 };
473 } // end anonymous namespace
474
475 int FunctionComparator::cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const {
476   if (L < R) return -1;
477   if (L > R) return 1;
478   return 0;
479 }
480
481 int FunctionComparator::cmpOrderings(AtomicOrdering L, AtomicOrdering R) const {
482   if ((int)L < (int)R) return -1;
483   if ((int)L > (int)R) return 1;
484   return 0;
485 }
486
487 int FunctionComparator::cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const {
488   if (int Res = cmpNumbers(L.getBitWidth(), R.getBitWidth()))
489     return Res;
490   if (L.ugt(R)) return 1;
491   if (R.ugt(L)) return -1;
492   return 0;
493 }
494
495 int FunctionComparator::cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const {
496   // Floats are ordered first by semantics (i.e. float, double, half, etc.),
497   // then by value interpreted as a bitstring (aka APInt).
498   const fltSemantics &SL = L.getSemantics(), &SR = R.getSemantics();
499   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsPrecision(SL),
500                            APFloat::semanticsPrecision(SR)))
501     return Res;
502   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMaxExponent(SL),
503                            APFloat::semanticsMaxExponent(SR)))
504     return Res;
505   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMinExponent(SL),
506                            APFloat::semanticsMinExponent(SR)))
507     return Res;
508   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsSizeInBits(SL),
509                            APFloat::semanticsSizeInBits(SR)))
510     return Res;
511   return cmpAPInts(L.bitcastToAPInt(), R.bitcastToAPInt());
512 }
513
514 int FunctionComparator::cmpMem(StringRef L, StringRef R) const {
515   // Prevent heavy comparison, compare sizes first.
516   if (int Res = cmpNumbers(L.size(), R.size()))
517     return Res;
518
519   // Compare strings lexicographically only when it is necessary: only when
520   // strings are equal in size.
521   return L.compare(R);
522 }
523
524 int FunctionComparator::cmpAttrs(const AttributeSet L,
525                                  const AttributeSet R) const {
526   if (int Res = cmpNumbers(L.getNumSlots(), R.getNumSlots()))
527     return Res;
528
529   for (unsigned i = 0, e = L.getNumSlots(); i != e; ++i) {
530     AttributeSet::iterator LI = L.begin(i), LE = L.end(i), RI = R.begin(i),
531                            RE = R.end(i);
532     for (; LI != LE && RI != RE; ++LI, ++RI) {
533       Attribute LA = *LI;
534       Attribute RA = *RI;
535       if (LA < RA)
536         return -1;
537       if (RA < LA)
538         return 1;
539     }
540     if (LI != LE)
541       return 1;
542     if (RI != RE)
543       return -1;
544   }
545   return 0;
546 }
547
548 int FunctionComparator::cmpRangeMetadata(const MDNode *L,
549                                          const MDNode *R) const {
550   if (L == R)
551     return 0;
552   if (!L)
553     return -1;
554   if (!R)
555     return 1;
556   // Range metadata is a sequence of numbers. Make sure they are the same
557   // sequence.
558   // TODO: Note that as this is metadata, it is possible to drop and/or merge
559   // this data when considering functions to merge. Thus this comparison would
560   // return 0 (i.e. equivalent), but merging would become more complicated
561   // because the ranges would need to be unioned. It is not likely that
562   // functions differ ONLY in this metadata if they are actually the same
563   // function semantically.
564   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
565     return Res;
566   for (size_t I = 0; I < L->getNumOperands(); ++I) {
567     ConstantInt *LLow = mdconst::extract<ConstantInt>(L->getOperand(I));
568     ConstantInt *RLow = mdconst::extract<ConstantInt>(R->getOperand(I));
569     if (int Res = cmpAPInts(LLow->getValue(), RLow->getValue()))
570       return Res;
571   }
572   return 0;
573 }
574
575 int FunctionComparator::cmpOperandBundlesSchema(const Instruction *L,
576                                                 const Instruction *R) const {
577   ImmutableCallSite LCS(L);
578   ImmutableCallSite RCS(R);
579
580   assert(LCS && RCS && "Must be calls or invokes!");
581   assert(LCS.isCall() == RCS.isCall() && "Can't compare otherwise!");
582
583   if (int Res =
584           cmpNumbers(LCS.getNumOperandBundles(), RCS.getNumOperandBundles()))
585     return Res;
586
587   for (unsigned i = 0, e = LCS.getNumOperandBundles(); i != e; ++i) {
588     auto OBL = LCS.getOperandBundleAt(i);
589     auto OBR = RCS.getOperandBundleAt(i);
590
591     if (int Res = OBL.getTagName().compare(OBR.getTagName()))
592       return Res;
593
594     if (int Res = cmpNumbers(OBL.Inputs.size(), OBR.Inputs.size()))
595       return Res;
596   }
597
598   return 0;
599 }
600
601 /// Constants comparison:
602 /// 1. Check whether type of L constant could be losslessly bitcasted to R
603 /// type.
604 /// 2. Compare constant contents.
605 /// For more details see declaration comments.
606 int FunctionComparator::cmpConstants(const Constant *L,
607                                      const Constant *R) const {
608
609   Type *TyL = L->getType();
610   Type *TyR = R->getType();
611
612   // Check whether types are bitcastable. This part is just re-factored
613   // Type::canLosslesslyBitCastTo method, but instead of returning true/false,
614   // we also pack into result which type is "less" for us.
615   int TypesRes = cmpTypes(TyL, TyR);
616   if (TypesRes != 0) {
617     // Types are different, but check whether we can bitcast them.
618     if (!TyL->isFirstClassType()) {
619       if (TyR->isFirstClassType())
620         return -1;
621       // Neither TyL nor TyR are values of first class type. Return the result
622       // of comparing the types
623       return TypesRes;
624     }
625     if (!TyR->isFirstClassType()) {
626       if (TyL->isFirstClassType())
627         return 1;
628       return TypesRes;
629     }
630
631     // Vector -> Vector conversions are always lossless if the two vector types
632     // have the same size, otherwise not.
633     unsigned TyLWidth = 0;
634     unsigned TyRWidth = 0;
635
636     if (auto *VecTyL = dyn_cast<VectorType>(TyL))
637       TyLWidth = VecTyL->getBitWidth();
638     if (auto *VecTyR = dyn_cast<VectorType>(TyR))
639       TyRWidth = VecTyR->getBitWidth();
640
641     if (TyLWidth != TyRWidth)
642       return cmpNumbers(TyLWidth, TyRWidth);
643
644     // Zero bit-width means neither TyL nor TyR are vectors.
645     if (!TyLWidth) {
646       PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
647       PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
648       if (PTyL && PTyR) {
649         unsigned AddrSpaceL = PTyL->getAddressSpace();
650         unsigned AddrSpaceR = PTyR->getAddressSpace();
651         if (int Res = cmpNumbers(AddrSpaceL, AddrSpaceR))
652           return Res;
653       }
654       if (PTyL)
655         return 1;
656       if (PTyR)
657         return -1;
658
659       // TyL and TyR aren't vectors, nor pointers. We don't know how to
660       // bitcast them.
661       return TypesRes;
662     }
663   }
664
665   // OK, types are bitcastable, now check constant contents.
666
667   if (L->isNullValue() && R->isNullValue())
668     return TypesRes;
669   if (L->isNullValue() && !R->isNullValue())
670     return 1;
671   if (!L->isNullValue() && R->isNullValue())
672     return -1;
673
674   auto GlobalValueL = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(L));
675   auto GlobalValueR = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(R));
676   if (GlobalValueL && GlobalValueR) {
677     return cmpGlobalValues(GlobalValueL, GlobalValueR);
678   }
679
680   if (int Res = cmpNumbers(L->getValueID(), R->getValueID()))
681     return Res;
682
683   if (const auto *SeqL = dyn_cast<ConstantDataSequential>(L)) {
684     const auto *SeqR = cast<ConstantDataSequential>(R);
685     // This handles ConstantDataArray and ConstantDataVector. Note that we
686     // compare the two raw data arrays, which might differ depending on the host
687     // endianness. This isn't a problem though, because the endiness of a module
688     // will affect the order of the constants, but this order is the same
689     // for a given input module and host platform.
690     return cmpMem(SeqL->getRawDataValues(), SeqR->getRawDataValues());
691   }
692
693   switch (L->getValueID()) {
694   case Value::UndefValueVal:
695   case Value::ConstantTokenNoneVal:
696     return TypesRes;
697   case Value::ConstantIntVal: {
698     const APInt &LInt = cast<ConstantInt>(L)->getValue();
699     const APInt &RInt = cast<ConstantInt>(R)->getValue();
700     return cmpAPInts(LInt, RInt);
701   }
702   case Value::ConstantFPVal: {
703     const APFloat &LAPF = cast<ConstantFP>(L)->getValueAPF();
704     const APFloat &RAPF = cast<ConstantFP>(R)->getValueAPF();
705     return cmpAPFloats(LAPF, RAPF);
706   }
707   case Value::ConstantArrayVal: {
708     const ConstantArray *LA = cast<ConstantArray>(L);
709     const ConstantArray *RA = cast<ConstantArray>(R);
710     uint64_t NumElementsL = cast<ArrayType>(TyL)->getNumElements();
711     uint64_t NumElementsR = cast<ArrayType>(TyR)->getNumElements();
712     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
713       return Res;
714     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
715       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LA->getOperand(i)),
716                                  cast<Constant>(RA->getOperand(i))))
717         return Res;
718     }
719     return 0;
720   }
721   case Value::ConstantStructVal: {
722     const ConstantStruct *LS = cast<ConstantStruct>(L);
723     const ConstantStruct *RS = cast<ConstantStruct>(R);
724     unsigned NumElementsL = cast<StructType>(TyL)->getNumElements();
725     unsigned NumElementsR = cast<StructType>(TyR)->getNumElements();
726     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
727       return Res;
728     for (unsigned i = 0; i != NumElementsL; ++i) {
729       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LS->getOperand(i)),
730                                  cast<Constant>(RS->getOperand(i))))
731         return Res;
732     }
733     return 0;
734   }
735   case Value::ConstantVectorVal: {
736     const ConstantVector *LV = cast<ConstantVector>(L);
737     const ConstantVector *RV = cast<ConstantVector>(R);
738     unsigned NumElementsL = cast<VectorType>(TyL)->getNumElements();
739     unsigned NumElementsR = cast<VectorType>(TyR)->getNumElements();
740     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
741       return Res;
742     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
743       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LV->getOperand(i)),
744                                  cast<Constant>(RV->getOperand(i))))
745         return Res;
746     }
747     return 0;
748   }
749   case Value::ConstantExprVal: {
750     const ConstantExpr *LE = cast<ConstantExpr>(L);
751     const ConstantExpr *RE = cast<ConstantExpr>(R);
752     unsigned NumOperandsL = LE->getNumOperands();
753     unsigned NumOperandsR = RE->getNumOperands();
754     if (int Res = cmpNumbers(NumOperandsL, NumOperandsR))
755       return Res;
756     for (unsigned i = 0; i < NumOperandsL; ++i) {
757       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LE->getOperand(i)),
758                                  cast<Constant>(RE->getOperand(i))))
759         return Res;
760     }
761     return 0;
762   }
763   case Value::BlockAddressVal: {
764     const BlockAddress *LBA = cast<BlockAddress>(L);
765     const BlockAddress *RBA = cast<BlockAddress>(R);
766     if (int Res = cmpValues(LBA->getFunction(), RBA->getFunction()))
767       return Res;
768     if (LBA->getFunction() == RBA->getFunction()) {
769       // They are BBs in the same function. Order by which comes first in the
770       // BB order of the function. This order is deterministic.
771       Function* F = LBA->getFunction();
772       BasicBlock *LBB = LBA->getBasicBlock();
773       BasicBlock *RBB = RBA->getBasicBlock();
774       if (LBB == RBB)
775         return 0;
776       for(BasicBlock &BB : F->getBasicBlockList()) {
777         if (&BB == LBB) {
778           assert(&BB != RBB);
779           return -1;
780         }
781         if (&BB == RBB)
782           return 1;
783       }
784       llvm_unreachable("Basic Block Address does not point to a basic block in "
785                        "its function.");
786       return -1;
787     } else {
788       // cmpValues said the functions are the same. So because they aren't
789       // literally the same pointer, they must respectively be the left and
790       // right functions.
791       assert(LBA->getFunction() == FnL && RBA->getFunction() == FnR);
792       // cmpValues will tell us if these are equivalent BasicBlocks, in the
793       // context of their respective functions.
794       return cmpValues(LBA->getBasicBlock(), RBA->getBasicBlock());
795     }
796   }
797   default: // Unknown constant, abort.
798     DEBUG(dbgs() << "Looking at valueID " << L->getValueID() << "\n");
799     llvm_unreachable("Constant ValueID not recognized.");
800     return -1;
801   }
802 }
803
804 int FunctionComparator::cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue *R) const {
805   return cmpNumbers(GlobalNumbers->getNumber(L), GlobalNumbers->getNumber(R));
806 }
807
808 /// cmpType - compares two types,
809 /// defines total ordering among the types set.
810 /// See method declaration comments for more details.
811 int FunctionComparator::cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const {
812   PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
813   PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
814
815   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
816   if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0)
817     TyL = DL.getIntPtrType(TyL);
818   if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0)
819     TyR = DL.getIntPtrType(TyR);
820
821   if (TyL == TyR)
822     return 0;
823
824   if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
825     return Res;
826
827   switch (TyL->getTypeID()) {
828   default:
829     llvm_unreachable("Unknown type!");
830     // Fall through in Release mode.
831   case Type::IntegerTyID:
832     return cmpNumbers(cast<IntegerType>(TyL)->getBitWidth(),
833                       cast<IntegerType>(TyR)->getBitWidth());
834   case Type::VectorTyID: {
835     VectorType *VTyL = cast<VectorType>(TyL), *VTyR = cast<VectorType>(TyR);
836     if (int Res = cmpNumbers(VTyL->getNumElements(), VTyR->getNumElements()))
837       return Res;
838     return cmpTypes(VTyL->getElementType(), VTyR->getElementType());
839   }
840   // TyL == TyR would have returned true earlier, because types are uniqued.
841   case Type::VoidTyID:
842   case Type::FloatTyID:
843   case Type::DoubleTyID:
844   case Type::X86_FP80TyID:
845   case Type::FP128TyID:
846   case Type::PPC_FP128TyID:
847   case Type::LabelTyID:
848   case Type::MetadataTyID:
849   case Type::TokenTyID:
850     return 0;
851
852   case Type::PointerTyID: {
853     assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
854     return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
855   }
856
857   case Type::StructTyID: {
858     StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
859     StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
860     if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
861       return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
862
863     if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
864       return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
865
866     for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
867       if (int Res = cmpTypes(STyL->getElementType(i), STyR->getElementType(i)))
868         return Res;
869     }
870     return 0;
871   }
872
873   case Type::FunctionTyID: {
874     FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
875     FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
876     if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
877       return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
878
879     if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
880       return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
881
882     if (int Res = cmpTypes(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
883       return Res;
884
885     for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
886       if (int Res = cmpTypes(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
887         return Res;
888     }
889     return 0;
890   }
891
892   case Type::ArrayTyID: {
893     ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
894     ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
895     if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
896       return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
897     return cmpTypes(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
898   }
899   }
900 }
901
902 // Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
903 // and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
904 // Instruction::isSameOperationAs.
905 // Read method declaration comments for more details.
906 int FunctionComparator::cmpOperations(const Instruction *L,
907                                       const Instruction *R) const {
908   // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
909   //  * replace type comparison with calls to cmpTypes.
910   //  * we test for I->getRawSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top.
911   //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on.
912   if (int Res = cmpNumbers(L->getOpcode(), R->getOpcode()))
913     return Res;
914
915   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
916     return Res;
917
918   if (int Res = cmpTypes(L->getType(), R->getType()))
919     return Res;
920
921   if (int Res = cmpNumbers(L->getRawSubclassOptionalData(),
922                            R->getRawSubclassOptionalData()))
923     return Res;
924
925   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
926   // if all operands are the same type
927   for (unsigned i = 0, e = L->getNumOperands(); i != e; ++i) {
928     if (int Res =
929             cmpTypes(L->getOperand(i)->getType(), R->getOperand(i)->getType()))
930       return Res;
931   }
932
933   // Check special state that is a part of some instructions.
934   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L)) {
935     if (int Res = cmpTypes(AI->getAllocatedType(),
936                            cast<AllocaInst>(R)->getAllocatedType()))
937       return Res;
938     return cmpNumbers(AI->getAlignment(), cast<AllocaInst>(R)->getAlignment());
939   }
940   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(L)) {
941     if (int Res = cmpNumbers(LI->isVolatile(), cast<LoadInst>(R)->isVolatile()))
942       return Res;
943     if (int Res =
944             cmpNumbers(LI->getAlignment(), cast<LoadInst>(R)->getAlignment()))
945       return Res;
946     if (int Res =
947             cmpOrderings(LI->getOrdering(), cast<LoadInst>(R)->getOrdering()))
948       return Res;
949     if (int Res =
950             cmpNumbers(LI->getSynchScope(), cast<LoadInst>(R)->getSynchScope()))
951       return Res;
952     return cmpRangeMetadata(LI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
953         cast<LoadInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
954   }
955   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(L)) {
956     if (int Res =
957             cmpNumbers(SI->isVolatile(), cast<StoreInst>(R)->isVolatile()))
958       return Res;
959     if (int Res =
960             cmpNumbers(SI->getAlignment(), cast<StoreInst>(R)->getAlignment()))
961       return Res;
962     if (int Res =
963             cmpOrderings(SI->getOrdering(), cast<StoreInst>(R)->getOrdering()))
964       return Res;
965     return cmpNumbers(SI->getSynchScope(), cast<StoreInst>(R)->getSynchScope());
966   }
967   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(L))
968     return cmpNumbers(CI->getPredicate(), cast<CmpInst>(R)->getPredicate());
969   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(L)) {
970     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
971                              cast<CallInst>(R)->getCallingConv()))
972       return Res;
973     if (int Res =
974             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<CallInst>(R)->getAttributes()))
975       return Res;
976     if (int Res = cmpOperandBundlesSchema(CI, R))
977       return Res;
978     return cmpRangeMetadata(
979         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
980         cast<CallInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
981   }
982   if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(L)) {
983     if (int Res = cmpNumbers(II->getCallingConv(),
984                              cast<InvokeInst>(R)->getCallingConv()))
985       return Res;
986     if (int Res =
987             cmpAttrs(II->getAttributes(), cast<InvokeInst>(R)->getAttributes()))
988       return Res;
989     if (int Res = cmpOperandBundlesSchema(II, R))
990       return Res;
991     return cmpRangeMetadata(
992         II->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
993         cast<InvokeInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
994   }
995   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(L)) {
996     ArrayRef<unsigned> LIndices = IVI->getIndices();
997     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<InsertValueInst>(R)->getIndices();
998     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
999       return Res;
1000     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
1001       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
1002         return Res;
1003     }
1004     return 0;
1005   }
1006   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(L)) {
1007     ArrayRef<unsigned> LIndices = EVI->getIndices();
1008     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<ExtractValueInst>(R)->getIndices();
1009     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
1010       return Res;
1011     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
1012       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
1013         return Res;
1014     }
1015   }
1016   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(L)) {
1017     if (int Res =
1018             cmpOrderings(FI->getOrdering(), cast<FenceInst>(R)->getOrdering()))
1019       return Res;
1020     return cmpNumbers(FI->getSynchScope(), cast<FenceInst>(R)->getSynchScope());
1021   }
1022   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(L)) {
1023     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isVolatile(),
1024                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isVolatile()))
1025       return Res;
1026     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isWeak(),
1027                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isWeak()))
1028       return Res;
1029     if (int Res =
1030             cmpOrderings(CXI->getSuccessOrdering(),
1031                          cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSuccessOrdering()))
1032       return Res;
1033     if (int Res =
1034             cmpOrderings(CXI->getFailureOrdering(),
1035                          cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getFailureOrdering()))
1036       return Res;
1037     return cmpNumbers(CXI->getSynchScope(),
1038                       cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSynchScope());
1039   }
1040   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(L)) {
1041     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOperation(),
1042                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOperation()))
1043       return Res;
1044     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->isVolatile(),
1045                              cast<AtomicRMWInst>(R)->isVolatile()))
1046       return Res;
1047     if (int Res = cmpOrderings(RMWI->getOrdering(),
1048                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOrdering()))
1049       return Res;
1050     return cmpNumbers(RMWI->getSynchScope(),
1051                       cast<AtomicRMWInst>(R)->getSynchScope());
1052   }
1053   if (const PHINode *PNL = dyn_cast<PHINode>(L)) {
1054     const PHINode *PNR = cast<PHINode>(R);
1055     // Ensure that in addition to the incoming values being identical
1056     // (checked by the caller of this function), the incoming blocks
1057     // are also identical.
1058     for (unsigned i = 0, e = PNL->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1059       if (int Res =
1060               cmpValues(PNL->getIncomingBlock(i), PNR->getIncomingBlock(i)))
1061         return Res;
1062     }
1063   }
1064   return 0;
1065 }
1066
1067 // Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
1068 // Read method declaration comments for more details.
1069 int FunctionComparator::cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL,
1070                                 const GEPOperator *GEPR) const {
1071
1072   unsigned int ASL = GEPL->getPointerAddressSpace();
1073   unsigned int ASR = GEPR->getPointerAddressSpace();
1074
1075   if (int Res = cmpNumbers(ASL, ASR))
1076     return Res;
1077
1078   // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
1079   // added to the address.
1080   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
1081   unsigned BitWidth = DL.getPointerSizeInBits(ASL);
1082   APInt OffsetL(BitWidth, 0), OffsetR(BitWidth, 0);
1083   if (GEPL->accumulateConstantOffset(DL, OffsetL) &&
1084       GEPR->accumulateConstantOffset(DL, OffsetR))
1085     return cmpAPInts(OffsetL, OffsetR);
1086   if (int Res = cmpTypes(GEPL->getSourceElementType(),
1087                          GEPR->getSourceElementType()))
1088     return Res;
1089
1090   if (int Res = cmpNumbers(GEPL->getNumOperands(), GEPR->getNumOperands()))
1091     return Res;
1092
1093   for (unsigned i = 0, e = GEPL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1094     if (int Res = cmpValues(GEPL->getOperand(i), GEPR->getOperand(i)))
1095       return Res;
1096   }
1097
1098   return 0;
1099 }
1100
1101 int FunctionComparator::cmpInlineAsm(const InlineAsm *L,
1102                                      const InlineAsm *R) const {
1103   // InlineAsm's are uniqued. If they are the same pointer, obviously they are
1104   // the same, otherwise compare the fields.
1105   if (L == R)
1106     return 0;
1107   if (int Res = cmpTypes(L->getFunctionType(), R->getFunctionType()))
1108     return Res;
1109   if (int Res = cmpMem(L->getAsmString(), R->getAsmString()))
1110     return Res;
1111   if (int Res = cmpMem(L->getConstraintString(), R->getConstraintString()))
1112     return Res;
1113   if (int Res = cmpNumbers(L->hasSideEffects(), R->hasSideEffects()))
1114     return Res;
1115   if (int Res = cmpNumbers(L->isAlignStack(), R->isAlignStack()))
1116     return Res;
1117   if (int Res = cmpNumbers(L->getDialect(), R->getDialect()))
1118     return Res;
1119   llvm_unreachable("InlineAsm blocks were not uniqued.");
1120   return 0;
1121 }
1122
1123 /// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
1124 /// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
1125 /// that we will detect mismatches on next use.
1126 /// See comments in declaration for more details.
1127 int FunctionComparator::cmpValues(const Value *L, const Value *R) const {
1128   // Catch self-reference case.
1129   if (L == FnL) {
1130     if (R == FnR)
1131       return 0;
1132     return -1;
1133   }
1134   if (R == FnR) {
1135     if (L == FnL)
1136       return 0;
1137     return 1;
1138   }
1139
1140   const Constant *ConstL = dyn_cast<Constant>(L);
1141   const Constant *ConstR = dyn_cast<Constant>(R);
1142   if (ConstL && ConstR) {
1143     if (L == R)
1144       return 0;
1145     return cmpConstants(ConstL, ConstR);
1146   }
1147
1148   if (ConstL)
1149     return 1;
1150   if (ConstR)
1151     return -1;
1152
1153   const InlineAsm *InlineAsmL = dyn_cast<InlineAsm>(L);
1154   const InlineAsm *InlineAsmR = dyn_cast<InlineAsm>(R);
1155
1156   if (InlineAsmL && InlineAsmR)
1157     return cmpInlineAsm(InlineAsmL, InlineAsmR);
1158   if (InlineAsmL)
1159     return 1;
1160   if (InlineAsmR)
1161     return -1;
1162
1163   auto LeftSN = sn_mapL.insert(std::make_pair(L, sn_mapL.size())),
1164        RightSN = sn_mapR.insert(std::make_pair(R, sn_mapR.size()));
1165
1166   return cmpNumbers(LeftSN.first->second, RightSN.first->second);
1167 }
1168 // Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
1169 int FunctionComparator::cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL,
1170                                        const BasicBlock *BBR) const {
1171   BasicBlock::const_iterator InstL = BBL->begin(), InstLE = BBL->end();
1172   BasicBlock::const_iterator InstR = BBR->begin(), InstRE = BBR->end();
1173
1174   do {
1175     if (int Res = cmpValues(&*InstL, &*InstR))
1176       return Res;
1177
1178     const GetElementPtrInst *GEPL = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstL);
1179     const GetElementPtrInst *GEPR = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstR);
1180
1181     if (GEPL && !GEPR)
1182       return 1;
1183     if (GEPR && !GEPL)
1184       return -1;
1185
1186     if (GEPL && GEPR) {
1187       if (int Res =
1188               cmpValues(GEPL->getPointerOperand(), GEPR->getPointerOperand()))
1189         return Res;
1190       if (int Res = cmpGEPs(GEPL, GEPR))
1191         return Res;
1192     } else {
1193       if (int Res = cmpOperations(&*InstL, &*InstR))
1194         return Res;
1195       assert(InstL->getNumOperands() == InstR->getNumOperands());
1196
1197       for (unsigned i = 0, e = InstL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1198         Value *OpL = InstL->getOperand(i);
1199         Value *OpR = InstR->getOperand(i);
1200         if (int Res = cmpValues(OpL, OpR))
1201           return Res;
1202         // cmpValues should ensure this is true.
1203         assert(cmpTypes(OpL->getType(), OpR->getType()) == 0);
1204       }
1205     }
1206
1207     ++InstL;
1208     ++InstR;
1209   } while (InstL != InstLE && InstR != InstRE);
1210
1211   if (InstL != InstLE && InstR == InstRE)
1212     return 1;
1213   if (InstL == InstLE && InstR != InstRE)
1214     return -1;
1215   return 0;
1216 }
1217
1218 // Test whether the two functions have equivalent behaviour.
1219 int FunctionComparator::compare() {
1220   sn_mapL.clear();
1221   sn_mapR.clear();
1222
1223   if (int Res = cmpAttrs(FnL->getAttributes(), FnR->getAttributes()))
1224     return Res;
1225
1226   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasGC(), FnR->hasGC()))
1227     return Res;
1228
1229   if (FnL->hasGC()) {
1230     if (int Res = cmpMem(FnL->getGC(), FnR->getGC()))
1231       return Res;
1232   }
1233
1234   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasSection(), FnR->hasSection()))
1235     return Res;
1236
1237   if (FnL->hasSection()) {
1238     if (int Res = cmpMem(FnL->getSection(), FnR->getSection()))
1239       return Res;
1240   }
1241
1242   if (int Res = cmpNumbers(FnL->isVarArg(), FnR->isVarArg()))
1243     return Res;
1244
1245   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
1246   // case too.
1247   if (int Res = cmpNumbers(FnL->getCallingConv(), FnR->getCallingConv()))
1248     return Res;
1249
1250   if (int Res = cmpTypes(FnL->getFunctionType(), FnR->getFunctionType()))
1251     return Res;
1252
1253   assert(FnL->arg_size() == FnR->arg_size() &&
1254          "Identically typed functions have different numbers of args!");
1255
1256   // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
1257   // passed in.
1258   for (Function::const_arg_iterator ArgLI = FnL->arg_begin(),
1259                                     ArgRI = FnR->arg_begin(),
1260                                     ArgLE = FnL->arg_end();
1261        ArgLI != ArgLE; ++ArgLI, ++ArgRI) {
1262     if (cmpValues(&*ArgLI, &*ArgRI) != 0)
1263       llvm_unreachable("Arguments repeat!");
1264   }
1265
1266   // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
1267   // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
1268   // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
1269   // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
1270   SmallVector<const BasicBlock *, 8> FnLBBs, FnRBBs;
1271   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 32> VisitedBBs; // in terms of F1.
1272
1273   FnLBBs.push_back(&FnL->getEntryBlock());
1274   FnRBBs.push_back(&FnR->getEntryBlock());
1275
1276   VisitedBBs.insert(FnLBBs[0]);
1277   while (!FnLBBs.empty()) {
1278     const BasicBlock *BBL = FnLBBs.pop_back_val();
1279     const BasicBlock *BBR = FnRBBs.pop_back_val();
1280
1281     if (int Res = cmpValues(BBL, BBR))
1282       return Res;
1283
1284     if (int Res = cmpBasicBlocks(BBL, BBR))
1285       return Res;
1286
1287     const TerminatorInst *TermL = BBL->getTerminator();
1288     const TerminatorInst *TermR = BBR->getTerminator();
1289
1290     assert(TermL->getNumSuccessors() == TermR->getNumSuccessors());
1291     for (unsigned i = 0, e = TermL->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1292       if (!VisitedBBs.insert(TermL->getSuccessor(i)).second)
1293         continue;
1294
1295       FnLBBs.push_back(TermL->getSuccessor(i));
1296       FnRBBs.push_back(TermR->getSuccessor(i));
1297     }
1298   }
1299   return 0;
1300 }
1301
1302 namespace {
1303 // Accumulate the hash of a sequence of 64-bit integers. This is similar to a
1304 // hash of a sequence of 64bit ints, but the entire input does not need to be
1305 // available at once. This interface is necessary for functionHash because it
1306 // needs to accumulate the hash as the structure of the function is traversed
1307 // without saving these values to an intermediate buffer. This form of hashing
1308 // is not often needed, as usually the object to hash is just read from a
1309 // buffer.
1310 class HashAccumulator64 {
1311   uint64_t Hash;
1312 public:
1313   // Initialize to random constant, so the state isn't zero.
1314   HashAccumulator64() { Hash = 0x6acaa36bef8325c5ULL; }
1315   void add(uint64_t V) {
1316      Hash = llvm::hashing::detail::hash_16_bytes(Hash, V);
1317   }
1318   // No finishing is required, because the entire hash value is used.
1319   uint64_t getHash() { return Hash; }
1320 };
1321 } // end anonymous namespace
1322
1323 // A function hash is calculated by considering only the number of arguments and
1324 // whether a function is varargs, the order of basic blocks (given by the
1325 // successors of each basic block in depth first order), and the order of
1326 // opcodes of each instruction within each of these basic blocks. This mirrors
1327 // the strategy compare() uses to compare functions by walking the BBs in depth
1328 // first order and comparing each instruction in sequence. Because this hash
1329 // does not look at the operands, it is insensitive to things such as the
1330 // target of calls and the constants used in the function, which makes it useful
1331 // when possibly merging functions which are the same modulo constants and call
1332 // targets.
1333 FunctionComparator::FunctionHash FunctionComparator::functionHash(Function &F) {
1334   HashAccumulator64 H;
1335   H.add(F.isVarArg());
1336   H.add(F.arg_size());
1337   
1338   SmallVector<const BasicBlock *, 8> BBs;
1339   SmallSet<const BasicBlock *, 16> VisitedBBs;
1340
1341   // Walk the blocks in the same order as FunctionComparator::cmpBasicBlocks(),
1342   // accumulating the hash of the function "structure." (BB and opcode sequence)
1343   BBs.push_back(&F.getEntryBlock());
1344   VisitedBBs.insert(BBs[0]);
1345   while (!BBs.empty()) {
1346     const BasicBlock *BB = BBs.pop_back_val();
1347     // This random value acts as a block header, as otherwise the partition of
1348     // opcodes into BBs wouldn't affect the hash, only the order of the opcodes
1349     H.add(45798); 
1350     for (auto &Inst : *BB) {
1351       H.add(Inst.getOpcode());
1352     }
1353     const TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1354     for (unsigned i = 0, e = Term->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1355       if (!VisitedBBs.insert(Term->getSuccessor(i)).second)
1356         continue;
1357       BBs.push_back(Term->getSuccessor(i));
1358     }
1359   }
1360   return H.getHash();
1361 }
1362
1363
1364 namespace {
1365
1366 /// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
1367 /// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
1368 /// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
1369 /// bitcast of the other.
1370 ///
1371 class MergeFunctions : public ModulePass {
1372 public:
1373   static char ID;
1374   MergeFunctions()
1375     : ModulePass(ID), FnTree(FunctionNodeCmp(&GlobalNumbers)), FNodesInTree(),
1376       HasGlobalAliases(false) {
1377     initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1378   }
1379
1380   bool runOnModule(Module &M) override;
1381
1382 private:
1383   // The function comparison operator is provided here so that FunctionNodes do
1384   // not need to become larger with another pointer.
1385   class FunctionNodeCmp {
1386     GlobalNumberState* GlobalNumbers;
1387   public:
1388     FunctionNodeCmp(GlobalNumberState* GN) : GlobalNumbers(GN) {}
1389     bool operator()(const FunctionNode &LHS, const FunctionNode &RHS) const {
1390       // Order first by hashes, then full function comparison.
1391       if (LHS.getHash() != RHS.getHash())
1392         return LHS.getHash() < RHS.getHash();
1393       FunctionComparator FCmp(LHS.getFunc(), RHS.getFunc(), GlobalNumbers);
1394       return FCmp.compare() == -1;
1395     }
1396   };
1397   typedef std::set<FunctionNode, FunctionNodeCmp> FnTreeType;
1398
1399   GlobalNumberState GlobalNumbers;
1400
1401   /// A work queue of functions that may have been modified and should be
1402   /// analyzed again.
1403   std::vector<WeakVH> Deferred;
1404
1405   /// Checks the rules of order relation introduced among functions set.
1406   /// Returns true, if sanity check has been passed, and false if failed.
1407   bool doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist);
1408
1409   /// Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if it's
1410   /// equal to one that's already present.
1411   bool insert(Function *NewFunction);
1412
1413   /// Remove a Function from the FnTree and queue it up for a second sweep of
1414   /// analysis.
1415   void remove(Function *F);
1416
1417   /// Find the functions that use this Value and remove them from FnTree and
1418   /// queue the functions.
1419   void removeUsers(Value *V);
1420
1421   /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
1422   /// necessary to make types match.
1423   void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
1424
1425   /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
1426   /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
1427   /// again.
1428   void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
1429
1430   /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
1431   void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
1432
1433   /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1434   /// of G with bitcast(F). Deletes G.
1435   void writeThunk(Function *F, Function *G);
1436
1437   /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
1438   void writeAlias(Function *F, Function *G);
1439
1440   /// Replace function F with function G in the function tree.
1441   void replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN, Function *G);
1442
1443   /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
1444   /// to modify it. The map allows efficient lookup and deferring of Functions.
1445   FnTreeType FnTree;
1446   // Map functions to the iterators of the FunctionNode which contains them
1447   // in the FnTree. This must be updated carefully whenever the FnTree is
1448   // modified, i.e. in insert(), remove(), and replaceFunctionInTree(), to avoid
1449   // dangling iterators into FnTree. The invariant that preserves this is that
1450   // there is exactly one mapping F -> FN for each FunctionNode FN in FnTree.
1451   ValueMap<Function*, FnTreeType::iterator> FNodesInTree;
1452
1453   /// Whether or not the target supports global aliases.
1454   bool HasGlobalAliases;
1455 };
1456
1457 } // end anonymous namespace
1458
1459 char MergeFunctions::ID = 0;
1460 INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
1461
1462 ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
1463   return new MergeFunctions();
1464 }
1465
1466 bool MergeFunctions::doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist) {
1467   if (const unsigned Max = NumFunctionsForSanityCheck) {
1468     unsigned TripleNumber = 0;
1469     bool Valid = true;
1470
1471     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Started for first " << Max << " functions.\n";
1472
1473     unsigned i = 0;
1474     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(), E = Worklist.end();
1475          I != E && i < Max; ++I, ++i) {
1476       unsigned j = i;
1477       for (std::vector<WeakVH>::iterator J = I; J != E && j < Max; ++J, ++j) {
1478         Function *F1 = cast<Function>(*I);
1479         Function *F2 = cast<Function>(*J);
1480         int Res1 = FunctionComparator(F1, F2, &GlobalNumbers).compare();
1481         int Res2 = FunctionComparator(F2, F1, &GlobalNumbers).compare();
1482
1483         // If F1 <= F2, then F2 >= F1, otherwise report failure.
1484         if (Res1 != -Res2) {
1485           dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-symmetric; triple: " << TripleNumber
1486                  << "\n";
1487           F1->dump();
1488           F2->dump();
1489           Valid = false;
1490         }
1491
1492         if (Res1 == 0)
1493           continue;
1494
1495         unsigned k = j;
1496         for (std::vector<WeakVH>::iterator K = J; K != E && k < Max;
1497              ++k, ++K, ++TripleNumber) {
1498           if (K == J)
1499             continue;
1500
1501           Function *F3 = cast<Function>(*K);
1502           int Res3 = FunctionComparator(F1, F3, &GlobalNumbers).compare();
1503           int Res4 = FunctionComparator(F2, F3, &GlobalNumbers).compare();
1504
1505           bool Transitive = true;
1506
1507           if (Res1 != 0 && Res1 == Res4) {
1508             // F1 > F2, F2 > F3 => F1 > F3
1509             Transitive = Res3 == Res1;
1510           } else if (Res3 != 0 && Res3 == -Res4) {
1511             // F1 > F3, F3 > F2 => F1 > F2
1512             Transitive = Res3 == Res1;
1513           } else if (Res4 != 0 && -Res3 == Res4) {
1514             // F2 > F3, F3 > F1 => F2 > F1
1515             Transitive = Res4 == -Res1;
1516           }
1517
1518           if (!Transitive) {
1519             dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-transitive; triple: "
1520                    << TripleNumber << "\n";
1521             dbgs() << "Res1, Res3, Res4: " << Res1 << ", " << Res3 << ", "
1522                    << Res4 << "\n";
1523             F1->dump();
1524             F2->dump();
1525             F3->dump();
1526             Valid = false;
1527           }
1528         }
1529       }
1530     }
1531
1532     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: " << (Valid ? "Passed." : "Failed.") << "\n";
1533     return Valid;
1534   }
1535   return true;
1536 }
1537
1538 bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
1539   if (skipModule(M))
1540     return false;
1541
1542   bool Changed = false;
1543
1544   // All functions in the module, ordered by hash. Functions with a unique
1545   // hash value are easily eliminated.
1546   std::vector<std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *>>
1547     HashedFuncs;
1548   for (Function &Func : M) {
1549     if (!Func.isDeclaration() && !Func.hasAvailableExternallyLinkage()) {
1550       HashedFuncs.push_back({FunctionComparator::functionHash(Func), &Func});
1551     } 
1552   }
1553
1554   std::stable_sort(
1555       HashedFuncs.begin(), HashedFuncs.end(),
1556       [](const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &a,
1557          const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &b) {
1558         return a.first < b.first;
1559       });
1560
1561   auto S = HashedFuncs.begin();
1562   for (auto I = HashedFuncs.begin(), IE = HashedFuncs.end(); I != IE; ++I) {
1563     // If the hash value matches the previous value or the next one, we must
1564     // consider merging it. Otherwise it is dropped and never considered again.
1565     if ((I != S && std::prev(I)->first == I->first) ||
1566         (std::next(I) != IE && std::next(I)->first == I->first) ) {
1567       Deferred.push_back(WeakVH(I->second));
1568     }
1569   }
1570   
1571   do {
1572     std::vector<WeakVH> Worklist;
1573     Deferred.swap(Worklist);
1574
1575     DEBUG(doSanityCheck(Worklist));
1576
1577     DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
1578     DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
1579
1580     // Insert functions and merge them.
1581     for (WeakVH &I : Worklist) {
1582       if (!I)
1583         continue;
1584       Function *F = cast<Function>(I);
1585       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage()) {
1586         Changed |= insert(F);
1587       }
1588     }
1589     DEBUG(dbgs() << "size of FnTree: " << FnTree.size() << '\n');
1590   } while (!Deferred.empty());
1591
1592   FnTree.clear();
1593   GlobalNumbers.clear();
1594
1595   return Changed;
1596 }
1597
1598 // Replace direct callers of Old with New.
1599 void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
1600   Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
1601   for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
1602     Use *U = &*UI;
1603     ++UI;
1604     CallSite CS(U->getUser());
1605     if (CS && CS.isCallee(U)) {
1606       // Transfer the called function's attributes to the call site. Due to the
1607       // bitcast we will 'lose' ABI changing attributes because the 'called
1608       // function' is no longer a Function* but the bitcast. Code that looks up
1609       // the attributes from the called function will fail.
1610
1611       // FIXME: This is not actually true, at least not anymore. The callsite
1612       // will always have the same ABI affecting attributes as the callee,
1613       // because otherwise the original input has UB. Note that Old and New
1614       // always have matching ABI, so no attributes need to be changed.
1615       // Transferring other attributes may help other optimizations, but that
1616       // should be done uniformly and not in this ad-hoc way.
1617       auto &Context = New->getContext();
1618       auto NewFuncAttrs = New->getAttributes();
1619       auto CallSiteAttrs = CS.getAttributes();
1620
1621       CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(
1622           Context, AttributeSet::ReturnIndex, NewFuncAttrs.getRetAttributes());
1623
1624       for (unsigned argIdx = 0; argIdx < CS.arg_size(); argIdx++) {
1625         AttributeSet Attrs = NewFuncAttrs.getParamAttributes(argIdx);
1626         if (Attrs.getNumSlots())
1627           CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(Context, argIdx, Attrs);
1628       }
1629
1630       CS.setAttributes(CallSiteAttrs);
1631
1632       remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
1633       U->set(BitcastNew);
1634     }
1635   }
1636 }
1637
1638 // Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
1639 void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
1640   if (HasGlobalAliases && G->hasGlobalUnnamedAddr()) {
1641     if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
1642         G->hasWeakLinkage()) {
1643       writeAlias(F, G);
1644       return;
1645     }
1646   }
1647
1648   writeThunk(F, G);
1649 }
1650
1651 // Helper for writeThunk,
1652 // Selects proper bitcast operation,
1653 // but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
1654 static Value *createCast(IRBuilder<> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
1655   Type *SrcTy = V->getType();
1656   if (SrcTy->isStructTy()) {
1657     assert(DestTy->isStructTy());
1658     assert(SrcTy->getStructNumElements() == DestTy->getStructNumElements());
1659     Value *Result = UndefValue::get(DestTy);
1660     for (unsigned int I = 0, E = SrcTy->getStructNumElements(); I < E; ++I) {
1661       Value *Element = createCast(
1662           Builder, Builder.CreateExtractValue(V, makeArrayRef(I)),
1663           DestTy->getStructElementType(I));
1664
1665       Result =
1666           Builder.CreateInsertValue(Result, Element, makeArrayRef(I));
1667     }
1668     return Result;
1669   }
1670   assert(!DestTy->isStructTy());
1671   if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
1672     return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
1673   else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
1674     return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
1675   else
1676     return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
1677 }
1678
1679 // Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1680 // of G with bitcast(F). Deletes G.
1681 void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
1682   if (!G->isInterposable()) {
1683     // Redirect direct callers of G to F.
1684     replaceDirectCallers(G, F);
1685   }
1686
1687   // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
1688   // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
1689   if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
1690     G->eraseFromParent();
1691     return;
1692   }
1693
1694   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
1695                                     G->getParent());
1696   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
1697   IRBuilder<> Builder(BB);
1698
1699   SmallVector<Value *, 16> Args;
1700   unsigned i = 0;
1701   FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
1702   for (Argument & AI : NewG->args()) {
1703     Args.push_back(createCast(Builder, &AI, FFTy->getParamType(i)));
1704     ++i;
1705   }
1706
1707   CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
1708   CI->setTailCall();
1709   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1710   CI->setAttributes(F->getAttributes());
1711   if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
1712     Builder.CreateRetVoid();
1713   } else {
1714     Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
1715   }
1716
1717   NewG->copyAttributesFrom(G);
1718   NewG->takeName(G);
1719   removeUsers(G);
1720   G->replaceAllUsesWith(NewG);
1721   G->eraseFromParent();
1722
1723   DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
1724   ++NumThunksWritten;
1725 }
1726
1727 // Replace G with an alias to F and delete G.
1728 void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
1729   auto *GA = GlobalAlias::create(G->getLinkage(), "", F);
1730   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
1731   GA->takeName(G);
1732   GA->setVisibility(G->getVisibility());
1733   removeUsers(G);
1734   G->replaceAllUsesWith(GA);
1735   G->eraseFromParent();
1736
1737   DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
1738   ++NumAliasesWritten;
1739 }
1740
1741 // Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
1742 void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
1743   if (F->isInterposable()) {
1744     assert(G->isInterposable());
1745
1746     // Make them both thunks to the same internal function.
1747     Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
1748                                    F->getParent());
1749     H->copyAttributesFrom(F);
1750     H->takeName(F);
1751     removeUsers(F);
1752     F->replaceAllUsesWith(H);
1753
1754     unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
1755
1756     if (HasGlobalAliases) {
1757       writeAlias(F, G);
1758       writeAlias(F, H);
1759     } else {
1760       writeThunk(F, G);
1761       writeThunk(F, H);
1762     }
1763
1764     F->setAlignment(MaxAlignment);
1765     F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
1766     ++NumDoubleWeak;
1767   } else {
1768     writeThunkOrAlias(F, G);
1769   }
1770
1771   ++NumFunctionsMerged;
1772 }
1773
1774 /// Replace function F by function G.
1775 void MergeFunctions::replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN,
1776                                            Function *G) {
1777   Function *F = FN.getFunc();
1778   assert(FunctionComparator(F, G, &GlobalNumbers).compare() == 0 &&
1779          "The two functions must be equal");
1780   
1781   auto I = FNodesInTree.find(F);
1782   assert(I != FNodesInTree.end() && "F should be in FNodesInTree");
1783   assert(FNodesInTree.count(G) == 0 && "FNodesInTree should not contain G");
1784   
1785   FnTreeType::iterator IterToFNInFnTree = I->second;
1786   assert(&(*IterToFNInFnTree) == &FN && "F should map to FN in FNodesInTree.");
1787   // Remove F -> FN and insert G -> FN
1788   FNodesInTree.erase(I);
1789   FNodesInTree.insert({G, IterToFNInFnTree});
1790   // Replace F with G in FN, which is stored inside the FnTree.
1791   FN.replaceBy(G);
1792 }
1793
1794 // Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if equal to one
1795 // that was already inserted.
1796 bool MergeFunctions::insert(Function *NewFunction) {
1797   std::pair<FnTreeType::iterator, bool> Result =
1798       FnTree.insert(FunctionNode(NewFunction));
1799
1800   if (Result.second) {
1801     assert(FNodesInTree.count(NewFunction) == 0);
1802     FNodesInTree.insert({NewFunction, Result.first});
1803     DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewFunction->getName() << '\n');
1804     return false;
1805   }
1806
1807   const FunctionNode &OldF = *Result.first;
1808
1809   // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
1810   // larger.
1811   // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
1812   // alias.
1813   if (NewFunction->size() == 1) {
1814     if (NewFunction->front().size() <= 2) {
1815       DEBUG(dbgs() << NewFunction->getName()
1816                    << " is to small to bother merging\n");
1817       return false;
1818     }
1819   }
1820
1821   // Impose a total order (by name) on the replacement of functions. This is
1822   // important when operating on more than one module independently to prevent
1823   // cycles of thunks calling each other when the modules are linked together.
1824   //
1825   // First of all, we process strong functions before weak functions.
1826   if ((OldF.getFunc()->isInterposable() && !NewFunction->isInterposable()) ||
1827      (OldF.getFunc()->isInterposable() == NewFunction->isInterposable() &&
1828        OldF.getFunc()->getName() > NewFunction->getName())) {
1829     // Swap the two functions.
1830     Function *F = OldF.getFunc();
1831     replaceFunctionInTree(*Result.first, NewFunction);
1832     NewFunction = F;
1833     assert(OldF.getFunc() != F && "Must have swapped the functions.");
1834   }
1835
1836   DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName()
1837                << " == " << NewFunction->getName() << '\n');
1838
1839   Function *DeleteF = NewFunction;
1840   mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
1841   return true;
1842 }
1843
1844 // Remove a function from FnTree. If it was already in FnTree, add
1845 // it to Deferred so that we'll look at it in the next round.
1846 void MergeFunctions::remove(Function *F) {
1847   auto I = FNodesInTree.find(F);
1848   if (I != FNodesInTree.end()) {
1849     DEBUG(dbgs() << "Deferred " << F->getName()<< ".\n");
1850     FnTree.erase(I->second);
1851     // I->second has been invalidated, remove it from the FNodesInTree map to
1852     // preserve the invariant.
1853     FNodesInTree.erase(I);
1854     Deferred.emplace_back(F);
1855   }
1856 }
1857
1858 // For each instruction used by the value, remove() the function that contains
1859 // the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
1860 void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
1861   std::vector<Value *> Worklist;
1862   Worklist.push_back(V);
1863   SmallSet<Value*, 8> Visited;
1864   Visited.insert(V);
1865   while (!Worklist.empty()) {
1866     Value *V = Worklist.back();
1867     Worklist.pop_back();
1868
1869     for (User *U : V->users()) {
1870       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
1871         remove(I->getParent()->getParent());
1872       } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
1873         // do nothing
1874       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
1875         for (User *UU : C->users()) {
1876           if (!Visited.insert(UU).second)
1877             Worklist.push_back(UU);
1878         }
1879       }
1880     }
1881   }
1882 }