]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/Transforms/IPO/DeadArgumentElimination.cpp
Vendor import of llvm trunk r300422:
[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() && PAL.getSlotIndex(PAL.getNumSlots() - 1) > NumArgs) {
171       SmallVector<AttributeList, 8> AttributesVec;
172       for (unsigned i = 0; PAL.getSlotIndex(i) <= NumArgs; ++i)
173         AttributesVec.push_back(PAL.getSlotAttributes(i));
174       if (PAL.hasAttributes(AttributeList::FunctionIndex))
175         AttributesVec.push_back(AttributeList::get(Fn.getContext(),
176                                                    AttributeList::FunctionIndex,
177                                                    PAL.getFnAttributes()));
178       PAL = AttributeList::get(Fn.getContext(), AttributesVec);
179     }
180
181     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
182     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
183
184     CallSite NewCS;
185     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
186       NewCS = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
187                                  Args, OpBundles, "", Call);
188     } else {
189       NewCS = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
190       cast<CallInst>(NewCS.getInstruction())
191           ->setTailCallKind(cast<CallInst>(Call)->getTailCallKind());
192     }
193     NewCS.setCallingConv(CS.getCallingConv());
194     NewCS.setAttributes(PAL);
195     NewCS->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
196     uint64_t W;
197     if (Call->extractProfTotalWeight(W))
198       NewCS->setProfWeight(W);
199
200     Args.clear();
201
202     if (!Call->use_empty())
203       Call->replaceAllUsesWith(NewCS.getInstruction());
204
205     NewCS->takeName(Call);
206
207     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
208     // F.
209     Call->eraseFromParent();
210   }
211
212   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
213   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
214   // function empty.
215   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
216
217   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
218   // the new arguments, also transferring over the names as well.  While we're at
219   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
220   //
221   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
222        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
223     // Move the name and users over to the new version.
224     I->replaceAllUsesWith(&*I2);
225     I2->takeName(&*I);
226   }
227
228   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
229   NF->setSubprogram(Fn.getSubprogram());
230
231   // Fix up any BlockAddresses that refer to the function.
232   Fn.replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NF, Fn.getType()));
233   // Delete the bitcast that we just created, so that NF does not
234   // appear to be address-taken.
235   NF->removeDeadConstantUsers();
236   // Finally, nuke the old function.
237   Fn.eraseFromParent();
238   return true;
239 }
240
241 /// RemoveDeadArgumentsFromCallers - Checks if the given function has any 
242 /// arguments that are unused, and changes the caller parameters to be undefined
243 /// instead.
244 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn) {
245   // We cannot change the arguments if this TU does not define the function or
246   // if the linker may choose a function body from another TU, even if the
247   // nominal linkage indicates that other copies of the function have the same
248   // semantics. In the below example, the dead load from %p may not have been
249   // eliminated from the linker-chosen copy of f, so replacing %p with undef
250   // in callers may introduce undefined behavior.
251   //
252   // define linkonce_odr void @f(i32* %p) {
253   //   %v = load i32 %p
254   //   ret void
255   // }
256   if (!Fn.hasExactDefinition())
257     return false;
258
259   // Functions with local linkage should already have been handled, except the
260   // fragile (variadic) ones which we can improve here.
261   if (Fn.hasLocalLinkage() && !Fn.getFunctionType()->isVarArg())
262     return false;
263
264   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
265   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
266   // see.
267   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked))
268     return false;
269
270   if (Fn.use_empty())
271     return false;
272
273   SmallVector<unsigned, 8> UnusedArgs;
274   for (Argument &Arg : Fn.args()) {
275     if (!Arg.hasSwiftErrorAttr() && Arg.use_empty() && !Arg.hasByValOrInAllocaAttr())
276       UnusedArgs.push_back(Arg.getArgNo());
277   }
278
279   if (UnusedArgs.empty())
280     return false;
281
282   bool Changed = false;
283
284   for (Use &U : Fn.uses()) {
285     CallSite CS(U.getUser());
286     if (!CS || !CS.isCallee(&U))
287       continue;
288
289     // Now go through all unused args and replace them with "undef".
290     for (unsigned I = 0, E = UnusedArgs.size(); I != E; ++I) {
291       unsigned ArgNo = UnusedArgs[I];
292
293       Value *Arg = CS.getArgument(ArgNo);
294       CS.setArgument(ArgNo, UndefValue::get(Arg->getType()));
295       ++NumArgumentsReplacedWithUndef;
296       Changed = true;
297     }
298   }
299
300   return Changed;
301 }
302
303 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
304 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
305 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
306 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
307   Type *RetTy = F->getReturnType();
308   if (RetTy->isVoidTy())
309     return 0;
310   else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
311     return STy->getNumElements();
312   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
313     return ATy->getNumElements();
314   else
315     return 1;
316 }
317
318 /// Returns the sub-type a function will return at a given Idx. Should
319 /// correspond to the result type of an ExtractValue instruction executed with
320 /// just that one Idx (i.e. only top-level structure is considered).
321 static Type *getRetComponentType(const Function *F, unsigned Idx) {
322   Type *RetTy = F->getReturnType();
323   assert(!RetTy->isVoidTy() && "void type has no subtype");
324
325   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
326     return STy->getElementType(Idx);
327   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
328     return ATy->getElementType();
329   else
330     return RetTy;
331 }
332
333 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
334 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
335 /// liveness of Use.
336 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
337 DeadArgumentEliminationPass::MarkIfNotLive(RetOrArg Use,
338                                            UseVector &MaybeLiveUses) {
339   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
340   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
341     return Live;
342
343   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
344   // Use becomes live.
345   MaybeLiveUses.push_back(Use);
346   return MaybeLive;
347 }
348
349
350 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
351 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
352 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
353 ///
354 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
355 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
356 /// it at 0.
357 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
358 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUse(const Use *U, UseVector &MaybeLiveUses,
359                                        unsigned RetValNum) {
360     const User *V = U->getUser();
361     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
362       // The value is returned from a function. It's only live when the
363       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
364       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
365       // original Use.
366       const Function *F = RI->getParent()->getParent();
367       if (RetValNum != -1U) {
368         RetOrArg Use = CreateRet(F, RetValNum);
369         // We might be live, depending on the liveness of Use.
370         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
371       } else {
372         DeadArgumentEliminationPass::Liveness Result = MaybeLive;
373         for (unsigned i = 0; i < NumRetVals(F); ++i) {
374           RetOrArg Use = CreateRet(F, i);
375           // We might be live, depending on the liveness of Use. If any
376           // sub-value is live, then the entire value is considered live. This
377           // is a conservative choice, and better tracking is possible.
378           DeadArgumentEliminationPass::Liveness SubResult =
379               MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
380           if (Result != Live)
381             Result = SubResult;
382         }
383         return Result;
384       }
385     }
386     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
387       if (U->getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
388           && IV->hasIndices())
389         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
390         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
391         // value, only index at which we were inserted counts.
392         RetValNum = *IV->idx_begin();
393
394       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
395       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
396
397       Liveness Result = MaybeLive;
398       for (const Use &UU : IV->uses()) {
399         Result = SurveyUse(&UU, MaybeLiveUses, RetValNum);
400         if (Result == Live)
401           break;
402       }
403       return Result;
404     }
405
406     if (auto CS = ImmutableCallSite(V)) {
407       const Function *F = CS.getCalledFunction();
408       if (F) {
409         // Used in a direct call.
410
411         // The function argument is live if it is used as a bundle operand.
412         if (CS.isBundleOperand(U))
413           return Live;
414
415         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
416         // argument, since if it was the function argument this would be an
417         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
418         // label type (for the invoke instruction).
419         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
420
421         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
422           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
423           return Live;
424
425         assert(CS.getArgument(ArgNo)
426                == CS->getOperand(U->getOperandNo())
427                && "Argument is not where we expected it");
428
429         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
430         // argument to the called function turns out live.
431         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
432         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
433       }
434     }
435     // Used in any other way? Value must be live.
436     return Live;
437 }
438
439 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
440 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
441 ///
442 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
443 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
444 /// be ignored (since it might not be complete).
445 DeadArgumentEliminationPass::Liveness
446 DeadArgumentEliminationPass::SurveyUses(const Value *V,
447                                         UseVector &MaybeLiveUses) {
448   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
449   Liveness Result = MaybeLive;
450   // Check each use.
451   for (const Use &U : V->uses()) {
452     Result = SurveyUse(&U, MaybeLiveUses);
453     if (Result == Live)
454       break;
455   }
456   return Result;
457 }
458
459 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
460 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
461 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
462 // map.
463 //
464 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
465 // well as arguments to functions which have their "address taken".
466 //
467 void DeadArgumentEliminationPass::SurveyFunction(const Function &F) {
468   // Functions with inalloca parameters are expecting args in a particular
469   // register and memory layout.
470   if (F.getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::InAlloca)) {
471     MarkLive(F);
472     return;
473   }
474
475   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
476   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
477   // see.
478   if (F.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
479     MarkLive(F);
480     return;
481   }
482
483   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
484   // Assume all return values are dead
485   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
486   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
487
488   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
489   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
490   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
491   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
492   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
493
494   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
495     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
496       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
497           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
498         // We don't support old style multiple return values.
499         MarkLive(F);
500         return;
501       }
502
503   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments || F.isIntrinsic())) {
504     MarkLive(F);
505     return;
506   }
507
508   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting callers for fn: "
509                << F.getName() << "\n");
510   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
511   // of them turn out to be live.
512   unsigned NumLiveRetVals = 0;
513   // Loop all uses of the function.
514   for (const Use &U : F.uses()) {
515     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
516     // taken.
517     ImmutableCallSite CS(U.getUser());
518     if (!CS || !CS.isCallee(&U)) {
519       MarkLive(F);
520       return;
521     }
522
523     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
524     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
525     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
526       MarkLive(F);
527       return;
528     }
529
530     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
531
532     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
533     // bother checking return values if all of them are live already.
534     if (NumLiveRetVals == RetCount)
535       continue;
536
537     // Check all uses of the return value.
538     for (const Use &U : TheCall->uses()) {
539       if (ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(U.getUser())) {
540         // This use uses a part of our return value, survey the uses of
541         // that part and store the results for this index only.
542         unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
543         if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
544           RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
545           if (RetValLiveness[Idx] == Live)
546             NumLiveRetVals++;
547         }
548       } else {
549         // Used by something else than extractvalue. Survey, but assume that the
550         // result applies to all sub-values.
551         UseVector MaybeLiveAggregateUses;
552         if (SurveyUse(&U, MaybeLiveAggregateUses) == Live) {
553           NumLiveRetVals = RetCount;
554           RetValLiveness.assign(RetCount, Live);
555           break;
556         } else {
557           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
558             if (RetValLiveness[i] != Live)
559               MaybeLiveRetUses[i].append(MaybeLiveAggregateUses.begin(),
560                                          MaybeLiveAggregateUses.end());
561           }
562         }
563       }
564     }
565   }
566
567   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
568   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
569     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
570
571   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Inspecting args for fn: "
572                << F.getName() << "\n");
573
574   // Now, check all of our arguments.
575   unsigned i = 0;
576   UseVector MaybeLiveArgUses;
577   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
578        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
579     Liveness Result;
580     if (F.getFunctionType()->isVarArg()) {
581       // Variadic functions will already have a va_arg function expanded inside
582       // them, making them potentially very sensitive to ABI changes resulting
583       // from removing arguments entirely, so don't. For example AArch64 handles
584       // register and stack HFAs very differently, and this is reflected in the
585       // IR which has already been generated.
586       Result = Live;
587     } else {
588       // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
589       // MaybeLive in MaybeLiveArgUses). 
590       Result = SurveyUses(&*AI, MaybeLiveArgUses);
591     }
592
593     // Mark the result.
594     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
595     // Clear the vector again for the next iteration.
596     MaybeLiveArgUses.clear();
597   }
598 }
599
600 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
601 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
602 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
603 /// live later on.
604 void DeadArgumentEliminationPass::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
605                                             const UseVector &MaybeLiveUses) {
606   switch (L) {
607     case Live: MarkLive(RA); break;
608     case MaybeLive:
609     {
610       // Note any uses of this value, so this return value can be
611       // marked live whenever one of the uses becomes live.
612       for (const auto &MaybeLiveUse : MaybeLiveUses)
613         Uses.insert(std::make_pair(MaybeLiveUse, RA));
614       break;
615     }
616   }
617 }
618
619 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
620 /// changed in any way. Additionally,
621 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
622 /// values (according to Uses) live as well.
623 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const Function &F) {
624   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Intrinsically live fn: "
625                << F.getName() << "\n");
626   // Mark the function as live.
627   LiveFunctions.insert(&F);
628   // Mark all arguments as live.
629   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
630     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
631   // Mark all return values as live.
632   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
633     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
634 }
635
636 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
637 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
638 /// well.
639 void DeadArgumentEliminationPass::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
640   if (LiveFunctions.count(RA.F))
641     return; // Function was already marked Live.
642
643   if (!LiveValues.insert(RA).second)
644     return; // We were already marked Live.
645
646   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Marking "
647                << RA.getDescription() << " live\n");
648   PropagateLiveness(RA);
649 }
650
651 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
652 /// to any other values it uses (according to Uses).
653 void DeadArgumentEliminationPass::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
654   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
655   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
656   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
657   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
658   UseMap::iterator E = Uses.end();
659   UseMap::iterator I;
660   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
661     MarkLive(I->second);
662
663   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
664   // after the loop).
665   Uses.erase(Begin, I);
666 }
667
668 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
669 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
670 // the function to not have these arguments and return values.
671 //
672 bool DeadArgumentEliminationPass::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
673   // Don't modify fully live functions
674   if (LiveFunctions.count(F))
675     return false;
676
677   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
678   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
679   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
680   std::vector<Type*> Params;
681
682   // Keep track of if we have a live 'returned' argument
683   bool HasLiveReturnedArg = false;
684
685   // Set up to build a new list of parameter attributes.
686   SmallVector<AttributeSet, 8> ArgAttrVec;
687   const AttributeList &PAL = F->getAttributes();
688
689   // Remember which arguments are still alive.
690   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
691   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
692   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
693   // attribute, since that belongs to the return value.
694   unsigned i = 0;
695   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
696        I != E; ++I, ++i) {
697     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
698     if (LiveValues.erase(Arg)) {
699       Params.push_back(I->getType());
700       ArgAlive[i] = true;
701       ArgAttrVec.push_back(PAL.getParamAttributes(i));
702       HasLiveReturnedArg |= PAL.hasParamAttribute(i, Attribute::Returned);
703     } else {
704       ++NumArgumentsEliminated;
705       DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing argument " << i
706                    << " (" << I->getName() << ") from " << F->getName()
707                    << "\n");
708     }
709   }
710
711   // Find out the new return value.
712   Type *RetTy = FTy->getReturnType();
713   Type *NRetTy = nullptr;
714   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
715
716   // -1 means unused, other numbers are the new index
717   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
718   std::vector<Type*> RetTypes;
719
720   // If there is a function with a live 'returned' argument but a dead return
721   // value, then there are two possible actions:
722   // 1) Eliminate the return value and take off the 'returned' attribute on the
723   //    argument.
724   // 2) Retain the 'returned' attribute and treat the return value (but not the
725   //    entire function) as live so that it is not eliminated.
726   // 
727   // It's not clear in the general case which option is more profitable because,
728   // even in the absence of explicit uses of the return value, code generation
729   // is free to use the 'returned' attribute to do things like eliding
730   // save/restores of registers across calls. Whether or not this happens is
731   // target and ABI-specific as well as depending on the amount of register
732   // pressure, so there's no good way for an IR-level pass to figure this out.
733   //
734   // Fortunately, the only places where 'returned' is currently generated by
735   // the FE are places where 'returned' is basically free and almost always a
736   // performance win, so the second option can just be used always for now.
737   //
738   // This should be revisited if 'returned' is ever applied more liberally.
739   if (RetTy->isVoidTy() || HasLiveReturnedArg) {
740     NRetTy = RetTy;
741   } else {
742     // Look at each of the original return values individually.
743     for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
744       RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
745       if (LiveValues.erase(Ret)) {
746         RetTypes.push_back(getRetComponentType(F, i));
747         NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
748       } else {
749         ++NumRetValsEliminated;
750         DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Removing return value "
751                      << i << " from " << F->getName() << "\n");
752       }
753     }
754     if (RetTypes.size() > 1) {
755       // More than one return type? Reduce it down to size.
756       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy)) {
757         // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
758         // already.
759         NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
760       } else {
761         assert(isa<ArrayType>(RetTy) && "unexpected multi-value return");
762         NRetTy = ArrayType::get(RetTypes[0], RetTypes.size());
763       }
764     } else if (RetTypes.size() == 1)
765       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
766       // return a struct with that simple value before.
767       NRetTy = RetTypes.front();
768     else if (RetTypes.size() == 0)
769       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
770       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
771   }
772
773   assert(NRetTy && "No new return type found?");
774
775   // The existing function return attributes.
776   AttrBuilder RAttrs(PAL.getRetAttributes());
777
778   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
779   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
780   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
781   // required when new return value attributes are added.
782   if (NRetTy->isVoidTy())
783     RAttrs.remove(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
784   else
785     assert(!RAttrs.overlaps(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy)) &&
786            "Return attributes no longer compatible?");
787
788   AttributeSet RetAttrs = AttributeSet::get(F->getContext(), RAttrs);
789
790   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
791   assert(ArgAttrVec.size() == Params.size());
792   AttributeList NewPAL = AttributeList::get(
793       F->getContext(), PAL.getFnAttributes(), RetAttrs, ArgAttrVec);
794
795   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
796   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
797
798   // No change?
799   if (NFTy == FTy)
800     return false;
801
802   // Create the new function body and insert it into the module...
803   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
804   NF->copyAttributesFrom(F);
805   NF->setComdat(F->getComdat());
806   NF->setAttributes(NewPAL);
807   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
808   // it again.
809   F->getParent()->getFunctionList().insert(F->getIterator(), NF);
810   NF->takeName(F);
811
812   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
813   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
814   //
815   std::vector<Value*> Args;
816   while (!F->use_empty()) {
817     CallSite CS(F->user_back());
818     Instruction *Call = CS.getInstruction();
819
820     ArgAttrVec.clear();
821     const AttributeList &CallPAL = CS.getAttributes();
822
823     // Adjust the call return attributes in case the function was changed to
824     // return void.
825     AttrBuilder RAttrs(CallPAL.getRetAttributes());
826     RAttrs.remove(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
827     AttributeSet RetAttrs = AttributeSet::get(F->getContext(), RAttrs);
828
829     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
830     // loop, which loops the varargs.
831     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
832     unsigned i = 0;
833     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
834     // original function, and add those that are still alive.
835     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
836       if (ArgAlive[i]) {
837         Args.push_back(*I);
838         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
839         AttributeSet Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i);
840         if (NRetTy != RetTy && Attrs.hasAttribute(Attribute::Returned)) {
841           // If the return type has changed, then get rid of 'returned' on the
842           // call site. The alternative is to make all 'returned' attributes on
843           // call sites keep the return value alive just like 'returned'
844           // attributes on function declaration but it's less clearly a win and
845           // this is not an expected case anyway
846           ArgAttrVec.push_back(AttributeSet::get(
847               F->getContext(),
848               AttrBuilder(Attrs).removeAttribute(Attribute::Returned)));
849         } else {
850           // Otherwise, use the original attributes.
851           ArgAttrVec.push_back(Attrs);
852         }
853       }
854
855     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
856     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
857       Args.push_back(*I);
858       ArgAttrVec.push_back(CallPAL.getParamAttributes(i));
859     }
860
861     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
862     assert(ArgAttrVec.size() == Args.size());
863     AttributeList NewCallPAL = AttributeList::get(
864         F->getContext(), CallPAL.getFnAttributes(), RetAttrs, ArgAttrVec);
865
866     SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
867     CS.getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
868
869     CallSite NewCS;
870     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
871       NewCS = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
872                                  Args, OpBundles, "", Call->getParent());
873     } else {
874       NewCS = CallInst::Create(NF, Args, OpBundles, "", Call);
875       cast<CallInst>(NewCS.getInstruction())
876           ->setTailCallKind(cast<CallInst>(Call)->getTailCallKind());
877     }
878     NewCS.setCallingConv(CS.getCallingConv());
879     NewCS.setAttributes(NewCallPAL);
880     NewCS->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
881     uint64_t W;
882     if (Call->extractProfTotalWeight(W))
883       NewCS->setProfWeight(W);
884     Args.clear();
885     ArgAttrVec.clear();
886
887     Instruction *New = NewCS.getInstruction();
888     if (!Call->use_empty()) {
889       if (New->getType() == Call->getType()) {
890         // Return type not changed? Just replace users then.
891         Call->replaceAllUsesWith(New);
892         New->takeName(Call);
893       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
894         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
895         // Replace by null for now.
896         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
897           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
898       } else {
899         assert((RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy()) &&
900                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
901                " must have been a struct or an array!");
902         Instruction *InsertPt = Call;
903         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
904           BasicBlock *NewEdge = SplitEdge(New->getParent(), II->getNormalDest());
905           InsertPt = &*NewEdge->getFirstInsertionPt();
906         }
907
908         // We used to return a struct or array. Instead of doing smart stuff
909         // with all the uses, we will just rebuild it using extract/insertvalue
910         // chaining and let instcombine clean that up.
911         //
912         // Start out building up our return value from undef
913         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
914         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
915           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
916             Value *V;
917             if (RetTypes.size() > 1)
918               // We are still returning a struct, so extract the value from our
919               // return value
920               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
921                                            InsertPt);
922             else
923               // We are now returning a single element, so just insert that
924               V = New;
925             // Insert the value at the old position
926             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
927           }
928         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
929         // struct we built
930         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
931         New->takeName(Call);
932       }
933     }
934
935     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
936     // F.
937     Call->eraseFromParent();
938   }
939
940   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
941   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
942   // function empty.
943   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
944
945   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
946   // the new arguments, also transferring over the names as well.
947   i = 0;
948   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
949        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
950     if (ArgAlive[i]) {
951       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
952       // version.
953       I->replaceAllUsesWith(&*I2);
954       I2->takeName(&*I);
955       ++I2;
956     } else {
957       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
958       // (these are guaranteed to become unused later on).
959       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
960         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
961     }
962
963   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
964   // instructions.  Check this now.
965   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
966     for (BasicBlock &BB : *NF)
967       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator())) {
968         Value *RetVal;
969
970         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
971           RetVal = nullptr;
972         } else {
973           assert(RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy());
974           // The original return value was a struct or array, insert
975           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
976           // to return and insert them into our new result.
977           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
978           // clean that up.
979           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
980           // Start out building up our return value from undef
981           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
982           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
983             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
984               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
985                                                               "oldret", RI);
986               if (RetTypes.size() > 1) {
987                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
988                 // our new return value at the new index
989
990                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
991                                                  "newret", RI);
992               } else {
993                 // We are now only returning a simple value, so just return the
994                 // extracted value.
995                 RetVal = EV;
996               }
997             }
998         }
999         // Replace the return instruction with one returning the new return
1000         // value (possibly 0 if we became void).
1001         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
1002         BB.getInstList().erase(RI);
1003       }
1004
1005   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
1006   NF->setSubprogram(F->getSubprogram());
1007
1008   // Now that the old function is dead, delete it.
1009   F->eraseFromParent();
1010
1011   return true;
1012 }
1013
1014 PreservedAnalyses DeadArgumentEliminationPass::run(Module &M,
1015                                                    ModuleAnalysisManager &) {
1016   bool Changed = false;
1017
1018   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
1019   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
1020   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
1021   // information computed while surveying other functions.
1022   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Deleting dead varargs\n");
1023   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1024     Function &F = *I++;
1025     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
1026       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
1027   }
1028
1029   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
1030   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
1031   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
1032   //
1033   DEBUG(dbgs() << "DeadArgumentEliminationPass - Determining liveness\n");
1034   for (auto &F : M)
1035     SurveyFunction(F);
1036
1037   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
1038   // turn.
1039   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1040     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
1041     // replaced by a new one).
1042     Function *F = &*I++;
1043     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
1044   }
1045
1046   // Finally, look for any unused parameters in functions with non-local
1047   // linkage and replace the passed in parameters with undef.
1048   for (auto &F : M)
1049     Changed |= RemoveDeadArgumentsFromCallers(F);
1050
1051   if (!Changed)
1052     return PreservedAnalyses::all();
1053   return PreservedAnalyses::none();
1054 }