]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/Transforms/IPO/DeadArgumentElimination.cpp
Vendor import of llvm trunk r300890:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 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     AttributeList PAL = CS.getAttributes();
170     if (!PAL.isEmpty()) {
171       SmallVector<AttributeSet, 8> ArgAttrs;
172       for (unsigned ArgNo = 0; ArgNo < NumArgs; ++ArgNo)
173         ArgAttrs.push_back(PAL.getParamAttributes(ArgNo));
174       PAL = AttributeList::get(Fn.getContext(), PAL.getFnAttributes(),
175                                PAL.getRetAttributes(), ArgAttrs);
176     }
177
178     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
179     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
180
181     CallSite NewCS;
182     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
183       NewCS = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
184                                  Args, OpBundles, "", Call);
185     } else {
186       NewCS = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
187       cast<CallInst>(NewCS.getInstruction())
188           ->setTailCallKind(cast<CallInst>(Call)->getTailCallKind());
189     }
190     NewCS.setCallingConv(CS.getCallingConv());
191     NewCS.setAttributes(PAL);
192     NewCS->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
193     uint64_t W;
194     if (Call->extractProfTotalWeight(W))
195       NewCS->setProfWeight(W);
196
197     Args.clear();
198
199     if (!Call->use_empty())
200       Call->replaceAllUsesWith(NewCS.getInstruction());
201
202     NewCS->takeName(Call);
203
204     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
205     // F.
206     Call->eraseFromParent();
207   }
208
209   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
210   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
211   // function empty.
212   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
213
214   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
215   // the new arguments, also transferring over the names as well.  While we're at
216   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
217   //
218   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
219        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
220     // Move the name and users over to the new version.
221     I->replaceAllUsesWith(&*I2);
222     I2->takeName(&*I);
223   }
224
225   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
226   NF->setSubprogram(Fn.getSubprogram());
227
228   // Fix up any BlockAddresses that refer to the function.
229   Fn.replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NF, Fn.getType()));
230   // Delete the bitcast that we just created, so that NF does not
231   // appear to be address-taken.
232   NF->removeDeadConstantUsers();
233   // Finally, nuke the old function.
234   Fn.eraseFromParent();
235   return true;
236 }
237
238 /// RemoveDeadArgumentsFromCallers - Checks if the given function has any 
239 /// arguments that are unused, and changes the caller parameters to be undefined
240 /// instead.
241 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn) {
242   // We cannot change the arguments if this TU does not define the function or
243   // if the linker may choose a function body from another TU, even if the
244   // nominal linkage indicates that other copies of the function have the same
245   // semantics. In the below example, the dead load from %p may not have been
246   // eliminated from the linker-chosen copy of f, so replacing %p with undef
247   // in callers may introduce undefined behavior.
248   //
249   // define linkonce_odr void @f(i32* %p) {
250   //   %v = load i32 %p
251   //   ret void
252   // }
253   if (!Fn.hasExactDefinition())
254     return false;
255
256   // Functions with local linkage should already have been handled, except the
257   // fragile (variadic) ones which we can improve here.
258   if (Fn.hasLocalLinkage() && !Fn.getFunctionType()->isVarArg())
259     return false;
260
261   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
262   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
263   // see.
264   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked))
265     return false;
266
267   if (Fn.use_empty())
268     return false;
269
270   SmallVector<unsigned, 8> UnusedArgs;
271   for (Argument &Arg : Fn.args()) {
272     if (!Arg.hasSwiftErrorAttr() && Arg.use_empty() && !Arg.hasByValOrInAllocaAttr())
273       UnusedArgs.push_back(Arg.getArgNo());
274   }
275
276   if (UnusedArgs.empty())
277     return false;
278
279   bool Changed = false;
280
281   for (Use &U : Fn.uses()) {
282     CallSite CS(U.getUser());
283     if (!CS || !CS.isCallee(&U))
284       continue;
285
286     // Now go through all unused args and replace them with "undef".
287     for (unsigned I = 0, E = UnusedArgs.size(); I != E; ++I) {
288       unsigned ArgNo = UnusedArgs[I];
289
290       Value *Arg = CS.getArgument(ArgNo);
291       CS.setArgument(ArgNo, UndefValue::get(Arg->getType()));
292       ++NumArgumentsReplacedWithUndef;
293       Changed = true;
294     }
295   }
296
297   return Changed;
298 }
299
300 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
301 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
302 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
303 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
304   Type *RetTy = F->getReturnType();
305   if (RetTy->isVoidTy())
306     return 0;
307   else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
308     return STy->getNumElements();
309   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
310     return ATy->getNumElements();
311   else
312     return 1;
313 }
314
315 /// Returns the sub-type a function will return at a given Idx. Should
316 /// correspond to the result type of an ExtractValue instruction executed with
317 /// just that one Idx (i.e. only top-level structure is considered).
318 static Type *getRetComponentType(const Function *F, unsigned Idx) {
319   Type *RetTy = F->getReturnType();
320   assert(!RetTy->isVoidTy() && "void type has no subtype");
321
322   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
323     return STy->getElementType(Idx);
324   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
325     return ATy->getElementType();
326   else
327     return RetTy;
328 }
329
330 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
331 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
332 /// liveness of Use.
333 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
334 DeadArgumentEliminationPass::MarkIfNotLive(RetOrArg Use,
335                                            UseVector &MaybeLiveUses) {
336   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
337   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
338     return Live;
339
340   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
341   // Use becomes live.
342   MaybeLiveUses.push_back(Use);
343   return MaybeLive;
344 }
345
346
347 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
348 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
349 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
350 ///
351 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
352 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
353 /// it at 0.
354 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
355 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUse(const Use *U, UseVector &MaybeLiveUses,
356                                        unsigned RetValNum) {
357     const User *V = U->getUser();
358     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
359       // The value is returned from a function. It's only live when the
360       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
361       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
362       // original Use.
363       const Function *F = RI->getParent()->getParent();
364       if (RetValNum != -1U) {
365         RetOrArg Use = CreateRet(F, RetValNum);
366         // We might be live, depending on the liveness of Use.
367         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
368       } else {
369         DeadArgumentEliminationPass::Liveness Result = MaybeLive;
370         for (unsigned i = 0; i < NumRetVals(F); ++i) {
371           RetOrArg Use = CreateRet(F, i);
372           // We might be live, depending on the liveness of Use. If any
373           // sub-value is live, then the entire value is considered live. This
374           // is a conservative choice, and better tracking is possible.
375           DeadArgumentEliminationPass::Liveness SubResult =
376               MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
377           if (Result != Live)
378             Result = SubResult;
379         }
380         return Result;
381       }
382     }
383     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
384       if (U->getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
385           && IV->hasIndices())
386         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
387         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
388         // value, only index at which we were inserted counts.
389         RetValNum = *IV->idx_begin();
390
391       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
392       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
393
394       Liveness Result = MaybeLive;
395       for (const Use &UU : IV->uses()) {
396         Result = SurveyUse(&UU, MaybeLiveUses, RetValNum);
397         if (Result == Live)
398           break;
399       }
400       return Result;
401     }
402
403     if (auto CS = ImmutableCallSite(V)) {
404       const Function *F = CS.getCalledFunction();
405       if (F) {
406         // Used in a direct call.
407
408         // The function argument is live if it is used as a bundle operand.
409         if (CS.isBundleOperand(U))
410           return Live;
411
412         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
413         // argument, since if it was the function argument this would be an
414         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
415         // label type (for the invoke instruction).
416         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
417
418         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
419           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
420           return Live;
421
422         assert(CS.getArgument(ArgNo)
423                == CS->getOperand(U->getOperandNo())
424                && "Argument is not where we expected it");
425
426         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
427         // argument to the called function turns out live.
428         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
429         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
430       }
431     }
432     // Used in any other way? Value must be live.
433     return Live;
434 }
435
436 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
437 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
438 ///
439 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
440 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
441 /// be ignored (since it might not be complete).
442 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
443 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUses(const Value *V,
444                                         UseVector &MaybeLiveUses) {
445   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
446   Liveness Result = MaybeLive;
447   // Check each use.
448   for (const Use &U : V->uses()) {
449     Result = SurveyUse(&U, MaybeLiveUses);
450     if (Result == Live)
451       break;
452   }
453   return Result;
454 }
455
456 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
457 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
458 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
459 // map.
460 //
461 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
462 // well as arguments to functions which have their "address taken".
463 //
464 void DeadArgumentEliminationPass::SurveyFunction(const Function &F) {
465   // Functions with inalloca parameters are expecting args in a particular
466   // register and memory layout.
467   if (F.getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::InAlloca)) {
468     MarkLive(F);
469     return;
470   }
471
472   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
473   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
474   // see.
475   if (F.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
476     MarkLive(F);
477     return;
478   }
479
480   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
481   // Assume all return values are dead
482   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
483   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
484
485   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
486   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
487   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
488   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
489   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
490
491   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
492     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
493       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
494           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
495         // We don't support old style multiple return values.
496         MarkLive(F);
497         return;
498       }
499
500   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments || F.isIntrinsic())) {
501     MarkLive(F);
502     return;
503   }
504
505   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting callers for fn: "
506                << F.getName() << "\n");
507   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
508   // of them turn out to be live.
509   unsigned NumLiveRetVals = 0;
510   // Loop all uses of the function.
511   for (const Use &U : F.uses()) {
512     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
513     // taken.
514     ImmutableCallSite CS(U.getUser());
515     if (!CS || !CS.isCallee(&U)) {
516       MarkLive(F);
517       return;
518     }
519
520     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
521     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
522     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
523       MarkLive(F);
524       return;
525     }
526
527     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
528
529     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
530     // bother checking return values if all of them are live already.
531     if (NumLiveRetVals == RetCount)
532       continue;
533
534     // Check all uses of the return value.
535     for (const Use &U : TheCall->uses()) {
536       if (ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(U.getUser())) {
537         // This use uses a part of our return value, survey the uses of
538         // that part and store the results for this index only.
539         unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
540         if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
541           RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
542           if (RetValLiveness[Idx] == Live)
543             NumLiveRetVals++;
544         }
545       } else {
546         // Used by something else than extractvalue. Survey, but assume that the
547         // result applies to all sub-values.
548         UseVector MaybeLiveAggregateUses;
549         if (SurveyUse(&U, MaybeLiveAggregateUses) == Live) {
550           NumLiveRetVals = RetCount;
551           RetValLiveness.assign(RetCount, Live);
552           break;
553         } else {
554           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
555             if (RetValLiveness[i] != Live)
556               MaybeLiveRetUses[i].append(MaybeLiveAggregateUses.begin(),
557                                          MaybeLiveAggregateUses.end());
558           }
559         }
560       }
561     }
562   }
563
564   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
565   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
566     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
567
568   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting args for fn: "
569                << F.getName() << "\n");
570
571   // Now, check all of our arguments.
572   unsigned i = 0;
573   UseVector MaybeLiveArgUses;
574   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
575        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
576     Liveness Result;
577     if (F.getFunctionType()->isVarArg()) {
578       // Variadic functions will already have a va_arg function expanded inside
579       // them, making them potentially very sensitive to ABI changes resulting
580       // from removing arguments entirely, so don't. For example AArch64 handles
581       // register and stack HFAs very differently, and this is reflected in the
582       // IR which has already been generated.
583       Result = Live;
584     } else {
585       // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
586       // MaybeLive in MaybeLiveArgUses). 
587       Result = SurveyUses(&*AI, MaybeLiveArgUses);
588     }
589
590     // Mark the result.
591     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
592     // Clear the vector again for the next iteration.
593     MaybeLiveArgUses.clear();
594   }
595 }
596
597 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
598 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
599 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
600 /// live later on.
601 void DeadArgumentEliminationPass::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
602                                             const UseVector &MaybeLiveUses) {
603   switch (L) {
604     case Live: MarkLive(RA); break;
605     case MaybeLive:
606     {
607       // Note any uses of this value, so this return value can be
608       // marked live whenever one of the uses becomes live.
609       for (const auto &MaybeLiveUse : MaybeLiveUses)
610         Uses.insert(std::make_pair(MaybeLiveUse, RA));
611       break;
612     }
613   }
614 }
615
616 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
617 /// changed in any way. Additionally,
618 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
619 /// values (according to Uses) live as well.
620 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const Function &F) {
621   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Intrinsically live fn: "
622                << F.getName() << "\n");
623   // Mark the function as live.
624   LiveFunctions.insert(&F);
625   // Mark all arguments as live.
626   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
627     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
628   // Mark all return values as live.
629   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
630     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
631 }
632
633 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
634 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
635 /// well.
636 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
637   if (LiveFunctions.count(RA.F))
638     return; // Function was already marked Live.
639
640   if (!LiveValues.insert(RA).second)
641     return; // We were already marked Live.
642
643   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Marking "
644                << RA.getDescription() << " live\n");
645   PropagateLiveness(RA);
646 }
647
648 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
649 /// to any other values it uses (according to Uses).
650 void DeadArgumentEliminationPass::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
651   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
652   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
653   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
654   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
655   UseMap::iterator E = Uses.end();
656   UseMap::iterator I;
657   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
658     MarkLive(I->second);
659
660   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
661   // after the loop).
662   Uses.erase(Begin, I);
663 }
664
665 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
666 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
667 // the function to not have these arguments and return values.
668 //
669 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
670   // Don't modify fully live functions
671   if (LiveFunctions.count(F))
672     return false;
673
674   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
675   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
676   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
677   std::vector<Type*> Params;
678
679   // Keep track of if we have a live 'returned' argument
680   bool HasLiveReturnedArg = false;
681
682   // Set up to build a new list of parameter attributes.
683   SmallVector<AttributeSet, 8> ArgAttrVec;
684   const AttributeList &PAL = F->getAttributes();
685
686   // Remember which arguments are still alive.
687   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
688   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
689   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
690   // attribute, since that belongs to the return value.
691   unsigned i = 0;
692   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
693        I != E; ++I, ++i) {
694     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
695     if (LiveValues.erase(Arg)) {
696       Params.push_back(I->getType());
697       ArgAlive[i] = true;
698       ArgAttrVec.push_back(PAL.getParamAttributes(i));
699       HasLiveReturnedArg |= PAL.hasParamAttribute(i, Attribute::Returned);
700     } else {
701       ++NumArgumentsEliminated;
702       DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing argument " << i
703                    << " (" << I->getName() << ") from " << F->getName()
704                    << "\n");
705     }
706   }
707
708   // Find out the new return value.
709   Type *RetTy = FTy->getReturnType();
710   Type *NRetTy = nullptr;
711   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
712
713   // -1 means unused, other numbers are the new index
714   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
715   std::vector<Type*> RetTypes;
716
717   // If there is a function with a live 'returned' argument but a dead return
718   // value, then there are two possible actions:
719   // 1) Eliminate the return value and take off the 'returned' attribute on the
720   //    argument.
721   // 2) Retain the 'returned' attribute and treat the return value (but not the
722   //    entire function) as live so that it is not eliminated.
723   // 
724   // It's not clear in the general case which option is more profitable because,
725   // even in the absence of explicit uses of the return value, code generation
726   // is free to use the 'returned' attribute to do things like eliding
727   // save/restores of registers across calls. Whether or not this happens is
728   // target and ABI-specific as well as depending on the amount of register
729   // pressure, so there's no good way for an IR-level pass to figure this out.
730   //
731   // Fortunately, the only places where 'returned' is currently generated by
732   // the FE are places where 'returned' is basically free and almost always a
733   // performance win, so the second option can just be used always for now.
734   //
735   // This should be revisited if 'returned' is ever applied more liberally.
736   if (RetTy->isVoidTy() || HasLiveReturnedArg) {
737     NRetTy = RetTy;
738   } else {
739     // Look at each of the original return values individually.
740     for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
741       RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
742       if (LiveValues.erase(Ret)) {
743         RetTypes.push_back(getRetComponentType(F, i));
744         NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
745       } else {
746         ++NumRetValsEliminated;
747         DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing return value "
748                      << i << " from " << F->getName() << "\n");
749       }
750     }
751     if (RetTypes.size() > 1) {
752       // More than one return type? Reduce it down to size.
753       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy)) {
754         // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
755         // already.
756         NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
757       } else {
758         assert(isa<ArrayType>(RetTy) && "unexpected multi-value return");
759         NRetTy = ArrayType::get(RetTypes[0], RetTypes.size());
760       }
761     } else if (RetTypes.size() == 1)
762       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
763       // return a struct with that simple value before.
764       NRetTy = RetTypes.front();
765     else if (RetTypes.size() == 0)
766       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
767       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
768   }
769
770   assert(NRetTy && "No new return type found?");
771
772   // The existing function return attributes.
773   AttrBuilder RAttrs(PAL.getRetAttributes());
774
775   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
776   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
777   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
778   // required when new return value attributes are added.
779   if (NRetTy->isVoidTy())
780     RAttrs.remove(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
781   else
782     assert(!RAttrs.overlaps(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy)) &&
783            "Return attributes no longer compatible?");
784
785   AttributeSet RetAttrs = AttributeSet::get(F->getContext(), RAttrs);
786
787   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
788   assert(ArgAttrVec.size() == Params.size());
789   AttributeList NewPAL = AttributeList::get(
790       F->getContext(), PAL.getFnAttributes(), RetAttrs, ArgAttrVec);
791
792   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
793   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
794
795   // No change?
796   if (NFTy == FTy)
797     return false;
798
799   // Create the new function body and insert it into the module...
800   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
801   NF->copyAttributesFrom(F);
802   NF->setComdat(F->getComdat());
803   NF->setAttributes(NewPAL);
804   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
805   // it again.
806   F->getParent()->getFunctionList().insert(F->getIterator(), NF);
807   NF->takeName(F);
808
809   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
810   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
811   //
812   std::vector<Value*> Args;
813   while (!F->use_empty()) {
814     CallSite CS(F->user_back());
815     Instruction *Call = CS.getInstruction();
816
817     ArgAttrVec.clear();
818     const AttributeList &CallPAL = CS.getAttributes();
819
820     // Adjust the call return attributes in case the function was changed to
821     // return void.
822     AttrBuilder RAttrs(CallPAL.getRetAttributes());
823     RAttrs.remove(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
824     AttributeSet RetAttrs = AttributeSet::get(F->getContext(), RAttrs);
825
826     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
827     // loop, which loops the varargs.
828     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
829     unsigned i = 0;
830     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
831     // original function, and add those that are still alive.
832     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
833       if (ArgAlive[i]) {
834         Args.push_back(*I);
835         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
836         AttributeSet Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i);
837         if (NRetTy != RetTy && Attrs.hasAttribute(Attribute::Returned)) {
838           // If the return type has changed, then get rid of 'returned' on the
839           // call site. The alternative is to make all 'returned' attributes on
840           // call sites keep the return value alive just like 'returned'
841           // attributes on function declaration but it's less clearly a win and
842           // this is not an expected case anyway
843           ArgAttrVec.push_back(AttributeSet::get(
844               F->getContext(),
845               AttrBuilder(Attrs).removeAttribute(Attribute::Returned)));
846         } else {
847           // Otherwise, use the original attributes.
848           ArgAttrVec.push_back(Attrs);
849         }
850       }
851
852     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
853     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
854       Args.push_back(*I);
855       ArgAttrVec.push_back(CallPAL.getParamAttributes(i));
856     }
857
858     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
859     assert(ArgAttrVec.size() == Args.size());
860     AttributeList NewCallPAL = AttributeList::get(
861         F->getContext(), CallPAL.getFnAttributes(), RetAttrs, ArgAttrVec);
862
863     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
864     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
865
866     CallSite NewCS;
867     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
868       NewCS = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
869                                  Args, OpBundles, "", Call->getParent());
870     } else {
871       NewCS = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
872       cast<CallInst>(NewCS.getInstruction())
873           ->setTailCallKind(cast<CallInst>(Call)->getTailCallKind());
874     }
875     NewCS.setCallingConv(CS.getCallingConv());
876     NewCS.setAttributes(NewCallPAL);
877     NewCS->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
878     uint64_t W;
879     if (Call->extractProfTotalWeight(W))
880       NewCS->setProfWeight(W);
881     Args.clear();
882     ArgAttrVec.clear();
883
884     Instruction *New = NewCS.getInstruction();
885     if (!Call->use_empty()) {
886       if (New->getType() == Call->getType()) {
887         // Return type not changed? Just replace users then.
888         Call->replaceAllUsesWith(New);
889         New->takeName(Call);
890       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
891         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
892         // Replace by null for now.
893         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
894           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
895       } else {
896         assert((RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy()) &&
897                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
898                " must have been a struct or an array!");
899         Instruction *InsertPt = Call;
900         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
901           BasicBlock *NewEdge = SplitEdge(New->getParent(), II->getNormalDest());
902           InsertPt = &*NewEdge->getFirstInsertionPt();
903         }
904
905         // We used to return a struct or array. Instead of doing smart stuff
906         // with all the uses, we will just rebuild it using extract/insertvalue
907         // chaining and let instcombine clean that up.
908         //
909         // Start out building up our return value from undef
910         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
911         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
912           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
913             Value *V;
914             if (RetTypes.size() > 1)
915               // We are still returning a struct, so extract the value from our
916               // return value
917               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
918                                            InsertPt);
919             else
920               // We are now returning a single element, so just insert that
921               V = New;
922             // Insert the value at the old position
923             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
924           }
925         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
926         // struct we built
927         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
928         New->takeName(Call);
929       }
930     }
931
932     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
933     // F.
934     Call->eraseFromParent();
935   }
936
937   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
938   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
939   // function empty.
940   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
941
942   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
943   // the new arguments, also transferring over the names as well.
944   i = 0;
945   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
946        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
947     if (ArgAlive[i]) {
948       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
949       // version.
950       I->replaceAllUsesWith(&*I2);
951       I2->takeName(&*I);
952       ++I2;
953     } else {
954       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
955       // (these are guaranteed to become unused later on).
956       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
957         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
958     }
959
960   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
961   // instructions.  Check this now.
962   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
963     for (BasicBlock &BB : *NF)
964       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator())) {
965         Value *RetVal;
966
967         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
968           RetVal = nullptr;
969         } else {
970           assert(RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy());
971           // The original return value was a struct or array, insert
972           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
973           // to return and insert them into our new result.
974           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
975           // clean that up.
976           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
977           // Start out building up our return value from undef
978           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
979           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
980             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
981               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
982                                                               "oldret", RI);
983               if (RetTypes.size() > 1) {
984                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
985                 // our new return value at the new index
986
987                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
988                                                  "newret", RI);
989               } else {
990                 // We are now only returning a simple value, so just return the
991                 // extracted value.
992                 RetVal = EV;
993               }
994             }
995         }
996         // Replace the return instruction with one returning the new return
997         // value (possibly 0 if we became void).
998         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
999         BB.getInstList().erase(RI);
1000       }
1001
1002   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
1003   NF->setSubprogram(F->getSubprogram());
1004
1005   // Now that the old function is dead, delete it.
1006   F->eraseFromParent();
1007
1008   return true;
1009 }
1010
1011 PreservedAnalyses DeadArgumentEliminationPass::run(Module &M,
1012                                                    ModuleAnalysisManager &) {
1013   bool Changed = false;
1014
1015   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
1016   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
1017   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
1018   // information computed while surveying other functions.
1019   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Deleting dead varargs\n");
1020   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1021     Function &F = *I++;
1022     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
1023       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
1024   }
1025
1026   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
1027   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
1028   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
1029   //
1030   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Determining liveness\n");
1031   for (auto &F : M)
1032     SurveyFunction(F);
1033
1034   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
1035   // turn.
1036   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1037     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
1038     // replaced by a new one).
1039     Function *F = &*I++;
1040     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
1041   }
1042
1043   // Finally, look for any unused parameters in functions with non-local
1044   // linkage and replace the passed in parameters with undef.
1045   for (auto &F : M)
1046     Changed |= RemoveDeadArgumentsFromCallers(F);
1047
1048   if (!Changed)
1049     return PreservedAnalyses::all();
1050   return PreservedAnalyses::none();
1051 }