]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/IPO/DeadArgumentElimination.cpp
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / IPO / DeadArgumentElimination.cpp
1 //===-- DeadArgumentElimination.cpp - Eliminate dead arguments ------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass deletes dead arguments from internal functions.  Dead argument
11 // elimination removes arguments which are directly dead, as well as arguments
12 // only passed into function calls as dead arguments of other functions.  This
13 // pass also deletes dead return values in a similar way.
14 //
15 // This pass is often useful as a cleanup pass to run after aggressive
16 // interprocedural passes, which add possibly-dead arguments or return values.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
21 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
22 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
24 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
25 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
26 #include "llvm/DIBuilder.h"
27 #include "llvm/DebugInfo.h"
28 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
29 #include "llvm/IR/Constant.h"
30 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
32 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
33 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
34 #include "llvm/IR/Module.h"
35 #include "llvm/Pass.h"
36 #include "llvm/Support/CallSite.h"
37 #include "llvm/Support/Debug.h"
38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
39 #include <map>
40 #include <set>
41 using namespace llvm;
42
43 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
44 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
45 STATISTIC(NumArgumentsReplacedWithUndef, 
46           "Number of unread args replaced with undef");
47 namespace {
48   /// DAE - The dead argument elimination pass.
49   ///
50   class DAE : public ModulePass {
51   public:
52
53     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
54     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
55     /// interchangeably.
56     struct RetOrArg {
57       RetOrArg(const Function *F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
58                IsArg(IsArg) {}
59       const Function *F;
60       unsigned Idx;
61       bool IsArg;
62
63       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
64       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
65         if (F != O.F)
66           return F < O.F;
67         else if (Idx != O.Idx)
68           return Idx < O.Idx;
69         else
70           return IsArg < O.IsArg;
71       }
72
73       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
74       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
75         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
76       }
77
78       std::string getDescription() const {
79         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #"))
80                + utostr(Idx) + " of function " + F->getName().str();
81       }
82     };
83
84     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
85     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
86     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
87     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
88     /// thus become dead in the end.
89     enum Liveness { Live, MaybeLive };
90
91     /// Convenience wrapper
92     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
93       return RetOrArg(F, Idx, false);
94     }
95     /// Convenience wrapper
96     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
97       return RetOrArg(F, Idx, true);
98     }
99
100     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
101     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
102     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
103     /// when any of its users is marked live.
104     /// For example (indices are left out for clarity):
105     ///  - Uses[ret F] = ret G
106     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
107     ///  - Uses[arg F] = ret G
108     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
109     ///    argument to F.
110     ///  - Uses[ret F] = arg F
111     ///    This means that F returns one of its own arguments.
112     ///  - Uses[arg F] = arg G
113     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
114     ///    directly to F.
115     UseMap Uses;
116
117     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
118     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
119
120     /// This set contains all values that have been determined to be live.
121     LiveSet LiveValues;
122     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
123     LiveFuncSet LiveFunctions;
124
125     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
126
127     // Map each LLVM function to corresponding metadata with debug info. If
128     // the function is replaced with another one, we should patch the pointer
129     // to LLVM function in metadata.
130     // As the code generation for module is finished (and DIBuilder is
131     // finalized) we assume that subprogram descriptors won't be changed, and
132     // they are stored in map for short duration anyway.
133     typedef DenseMap<Function*, DISubprogram> FunctionDIMap;
134     FunctionDIMap FunctionDIs;
135
136   protected:
137     // DAH uses this to specify a different ID.
138     explicit DAE(char &ID) : ModulePass(ID) {}
139
140   public:
141     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
142     DAE() : ModulePass(ID) {
143       initializeDAEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
144     }
145
146     bool runOnModule(Module &M);
147
148     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
149
150   private:
151     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
152     Liveness SurveyUse(Value::const_use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
153                        unsigned RetValNum = 0);
154     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
155
156     void CollectFunctionDIs(Module &M);
157     void SurveyFunction(const Function &F);
158     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
159                    const UseVector &MaybeLiveUses);
160     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
161     void MarkLive(const Function &F);
162     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
163     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
164     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
165     bool RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn);
166   };
167 }
168
169
170 char DAE::ID = 0;
171 INITIALIZE_PASS(DAE, "deadargelim", "Dead Argument Elimination", false, false)
172
173 namespace {
174   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
175   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
176   /// by bugpoint.
177   struct DAH : public DAE {
178     static char ID;
179     DAH() : DAE(ID) {}
180
181     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
182   };
183 }
184
185 char DAH::ID = 0;
186 INITIALIZE_PASS(DAH, "deadarghaX0r", 
187                 "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)",
188                 false, false)
189
190 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
191 /// which are not used by the body of the function.
192 ///
193 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
194 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
195
196 /// CollectFunctionDIs - Map each function in the module to its debug info
197 /// descriptor.
198 void DAE::CollectFunctionDIs(Module &M) {
199   FunctionDIs.clear();
200
201   for (Module::named_metadata_iterator I = M.named_metadata_begin(),
202        E = M.named_metadata_end(); I != E; ++I) {
203     NamedMDNode &NMD = *I;
204     for (unsigned MDIndex = 0, MDNum = NMD.getNumOperands();
205          MDIndex < MDNum; ++MDIndex) {
206       MDNode *Node = NMD.getOperand(MDIndex);
207       if (!DIDescriptor(Node).isCompileUnit())
208         continue;
209       DICompileUnit CU(Node);
210       const DIArray &SPs = CU.getSubprograms();
211       for (unsigned SPIndex = 0, SPNum = SPs.getNumElements();
212            SPIndex < SPNum; ++SPIndex) {
213         DISubprogram SP(SPs.getElement(SPIndex));
214         assert((!SP || SP.isSubprogram()) &&
215           "A MDNode in subprograms of a CU should be null or a DISubprogram.");
216         if (!SP)
217           continue;
218         if (Function *F = SP.getFunction())
219           FunctionDIs[F] = SP;
220       }
221     }
222   }
223 }
224
225 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
226 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
227 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
228   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
229   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
230
231   // Ensure that the function is only directly called.
232   if (Fn.hasAddressTaken())
233     return false;
234
235   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
236   // looking for calls to llvm.vastart.
237   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
238     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
239       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
240         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
241           return false;
242       }
243     }
244   }
245
246   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
247   // remove the "..." and adjust all the calls.
248
249   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
250   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
251   FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
252
253   std::vector<Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
254   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
255                                                 Params, false);
256   unsigned NumArgs = Params.size();
257
258   // Create the new function body and insert it into the module...
259   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
260   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
261   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
262   NF->takeName(&Fn);
263
264   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
265   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
266   //
267   std::vector<Value*> Args;
268   for (Value::use_iterator I = Fn.use_begin(), E = Fn.use_end(); I != E; ) {
269     CallSite CS(*I++);
270     if (!CS)
271       continue;
272     Instruction *Call = CS.getInstruction();
273
274     // Pass all the same arguments.
275     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin() + NumArgs);
276
277     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
278     AttributeSet PAL = CS.getAttributes();
279     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlotIndex(PAL.getNumSlots() - 1) > NumArgs) {
280       SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
281       for (unsigned i = 0; PAL.getSlotIndex(i) <= NumArgs; ++i)
282         AttributesVec.push_back(PAL.getSlotAttributes(i));
283       if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
284         AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Fn.getContext(),
285                                                   PAL.getFnAttributes()));
286       PAL = AttributeSet::get(Fn.getContext(), AttributesVec);
287     }
288
289     Instruction *New;
290     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
291       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
292                                Args, "", Call);
293       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
294       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
295     } else {
296       New = CallInst::Create(NF, Args, "", Call);
297       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
298       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
299       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
300         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
301     }
302     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
303
304     Args.clear();
305
306     if (!Call->use_empty())
307       Call->replaceAllUsesWith(New);
308
309     New->takeName(Call);
310
311     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
312     // F.
313     Call->eraseFromParent();
314   }
315
316   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
317   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
318   // function empty.
319   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
320
321   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
322   // the new arguments, also transferring over the names as well.  While we're at
323   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
324   //
325   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
326        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
327     // Move the name and users over to the new version.
328     I->replaceAllUsesWith(I2);
329     I2->takeName(I);
330   }
331
332   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
333   FunctionDIMap::iterator DI = FunctionDIs.find(&Fn);
334   if (DI != FunctionDIs.end())
335     DI->second.replaceFunction(NF);
336
337   // Fix up any BlockAddresses that refer to the function.
338   Fn.replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NF, Fn.getType()));
339   // Delete the bitcast that we just created, so that NF does not
340   // appear to be address-taken.
341   NF->removeDeadConstantUsers();
342   // Finally, nuke the old function.
343   Fn.eraseFromParent();
344   return true;
345 }
346
347 /// RemoveDeadArgumentsFromCallers - Checks if the given function has any 
348 /// arguments that are unused, and changes the caller parameters to be undefined
349 /// instead.
350 bool DAE::RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn)
351 {
352   if (Fn.isDeclaration() || Fn.mayBeOverridden())
353     return false;
354
355   // Functions with local linkage should already have been handled, except the
356   // fragile (variadic) ones which we can improve here.
357   if (Fn.hasLocalLinkage() && !Fn.getFunctionType()->isVarArg())
358     return false;
359
360   // If a function seen at compile time is not necessarily the one linked to
361   // the binary being built, it is illegal to change the actual arguments
362   // passed to it. These functions can be captured by isWeakForLinker().
363   // *NOTE* that mayBeOverridden() is insufficient for this purpose as it
364   // doesn't include linkage types like AvailableExternallyLinkage and
365   // LinkOnceODRLinkage. Take link_odr* as an example, it indicates a set of
366   // *EQUIVALENT* globals that can be merged at link-time. However, the
367   // semantic of *EQUIVALENT*-functions includes parameters. Changing
368   // parameters breaks this assumption.
369   //
370   if (Fn.isWeakForLinker())
371     return false;
372
373   if (Fn.use_empty())
374     return false;
375
376   SmallVector<unsigned, 8> UnusedArgs;
377   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(); 
378        I != E; ++I) {
379     Argument *Arg = I;
380
381     if (Arg->use_empty() && !Arg->hasByValAttr())
382       UnusedArgs.push_back(Arg->getArgNo());
383   }
384
385   if (UnusedArgs.empty())
386     return false;
387
388   bool Changed = false;
389
390   for (Function::use_iterator I = Fn.use_begin(), E = Fn.use_end(); 
391        I != E; ++I) {
392     CallSite CS(*I);
393     if (!CS || !CS.isCallee(I))
394       continue;
395
396     // Now go through all unused args and replace them with "undef".
397     for (unsigned I = 0, E = UnusedArgs.size(); I != E; ++I) {
398       unsigned ArgNo = UnusedArgs[I];
399
400       Value *Arg = CS.getArgument(ArgNo);
401       CS.setArgument(ArgNo, UndefValue::get(Arg->getType()));
402       ++NumArgumentsReplacedWithUndef;
403       Changed = true;
404     }
405   }
406
407   return Changed;
408 }
409
410 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
411 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
412 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
413 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
414   if (F->getReturnType()->isVoidTy())
415     return 0;
416   else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
417     return STy->getNumElements();
418   else
419     return 1;
420 }
421
422 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
423 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
424 /// liveness of Use.
425 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
426   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
427   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
428     return Live;
429
430   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
431   // Use becomes live.
432   MaybeLiveUses.push_back(Use);
433   return MaybeLive;
434 }
435
436
437 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
438 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
439 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
440 ///
441 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
442 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
443 /// it at 0.
444 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::const_use_iterator U,
445                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
446     const User *V = *U;
447     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
448       // The value is returned from a function. It's only live when the
449       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
450       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
451       // original Use.
452       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
453       // We might be live, depending on the liveness of Use.
454       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
455     }
456     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
457       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
458           && IV->hasIndices())
459         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
460         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
461         // value, only index at which we were inserted counts.
462         RetValNum = *IV->idx_begin();
463
464       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
465       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
466
467       Liveness Result = MaybeLive;
468       for (Value::const_use_iterator I = IV->use_begin(),
469            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
470         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
471         if (Result == Live)
472           break;
473       }
474       return Result;
475     }
476
477     if (ImmutableCallSite CS = V) {
478       const Function *F = CS.getCalledFunction();
479       if (F) {
480         // Used in a direct call.
481
482         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
483         // argument, since if it was the function argument this would be an
484         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
485         // label type (for the invoke instruction).
486         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
487
488         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
489           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
490           return Live;
491
492         assert(CS.getArgument(ArgNo)
493                == CS->getOperand(U.getOperandNo())
494                && "Argument is not where we expected it");
495
496         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
497         // argument to the called function turns out live.
498         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
499         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
500       }
501     }
502     // Used in any other way? Value must be live.
503     return Live;
504 }
505
506 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
507 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
508 ///
509 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
510 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
511 /// be ignored (since it might not be complete).
512 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
513   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
514   Liveness Result = MaybeLive;
515   // Check each use.
516   for (Value::const_use_iterator I = V->use_begin(),
517        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
518     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
519     if (Result == Live)
520       break;
521   }
522   return Result;
523 }
524
525 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
526 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
527 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
528 // map.
529 //
530 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
531 // well as arguments to functions which have their "address taken".
532 //
533 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
534   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
535   // Assume all return values are dead
536   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
537   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
538
539   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
540   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
541   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
542   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
543   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
544
545   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
546     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
547       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
548           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
549         // We don't support old style multiple return values.
550         MarkLive(F);
551         return;
552       }
553
554   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
555     MarkLive(F);
556     return;
557   }
558
559   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
560   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
561   // of them turn out to be live.
562   unsigned NumLiveRetVals = 0;
563   Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
564   // Loop all uses of the function.
565   for (Value::const_use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end();
566        I != E; ++I) {
567     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
568     // taken.
569     ImmutableCallSite CS(*I);
570     if (!CS || !CS.isCallee(I)) {
571       MarkLive(F);
572       return;
573     }
574
575     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
576     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
577     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
578       MarkLive(F);
579       return;
580     }
581
582     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
583
584     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
585     // bother checking return values if all of them are live already.
586     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
587       if (STy) {
588         // Check all uses of the return value.
589         for (Value::const_use_iterator I = TheCall->use_begin(),
590              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
591           const ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
592           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
593             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
594             // that part and store the results for this index only.
595             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
596             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
597               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
598               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
599                 NumLiveRetVals++;
600             }
601           } else {
602             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
603             // values as live.
604             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
605               RetValLiveness[i] = Live;
606             NumLiveRetVals = RetCount;
607             break;
608           }
609         }
610       } else {
611         // Single return value
612         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
613         if (RetValLiveness[0] == Live)
614           NumLiveRetVals = RetCount;
615       }
616     }
617   }
618
619   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
620   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
621     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
622
623   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
624
625   // Now, check all of our arguments.
626   unsigned i = 0;
627   UseVector MaybeLiveArgUses;
628   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
629        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
630     Liveness Result;
631     if (F.getFunctionType()->isVarArg()) {
632       // Variadic functions will already have a va_arg function expanded inside
633       // them, making them potentially very sensitive to ABI changes resulting
634       // from removing arguments entirely, so don't. For example AArch64 handles
635       // register and stack HFAs very differently, and this is reflected in the
636       // IR which has already been generated.
637       Result = Live;
638     } else {
639       // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
640       // MaybeLive in MaybeLiveArgUses). 
641       Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
642     }
643
644     // Mark the result.
645     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
646     // Clear the vector again for the next iteration.
647     MaybeLiveArgUses.clear();
648   }
649 }
650
651 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
652 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
653 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
654 /// live later on.
655 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
656                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
657   switch (L) {
658     case Live: MarkLive(RA); break;
659     case MaybeLive:
660     {
661       // Note any uses of this value, so this return value can be
662       // marked live whenever one of the uses becomes live.
663       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
664            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
665         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
666       break;
667     }
668   }
669 }
670
671 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
672 /// changed in any way. Additionally,
673 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
674 /// values (according to Uses) live as well.
675 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
676   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
677   // Mark the function as live.
678   LiveFunctions.insert(&F);
679   // Mark all arguments as live.
680   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
681     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
682   // Mark all return values as live.
683   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
684     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
685 }
686
687 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
688 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
689 /// well.
690 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
691   if (LiveFunctions.count(RA.F))
692     return; // Function was already marked Live.
693
694   if (!LiveValues.insert(RA).second)
695     return; // We were already marked Live.
696
697   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
698   PropagateLiveness(RA);
699 }
700
701 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
702 /// to any other values it uses (according to Uses).
703 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
704   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
705   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
706   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
707   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
708   UseMap::iterator E = Uses.end();
709   UseMap::iterator I;
710   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
711     MarkLive(I->second);
712
713   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
714   // after the loop).
715   Uses.erase(Begin, I);
716 }
717
718 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
719 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
720 // the function to not have these arguments and return values.
721 //
722 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
723   // Don't modify fully live functions
724   if (LiveFunctions.count(F))
725     return false;
726
727   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
728   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
729   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
730   std::vector<Type*> Params;
731
732   // Keep track of if we have a live 'returned' argument
733   bool HasLiveReturnedArg = false;
734
735   // Set up to build a new list of parameter attributes.
736   SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
737   const AttributeSet &PAL = F->getAttributes();
738
739   // Remember which arguments are still alive.
740   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
741   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
742   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
743   // attribute, since that belongs to the return value.
744   unsigned i = 0;
745   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
746        I != E; ++I, ++i) {
747     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
748     if (LiveValues.erase(Arg)) {
749       Params.push_back(I->getType());
750       ArgAlive[i] = true;
751
752       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
753       // for the return value.
754       if (PAL.hasAttributes(i + 1)) {
755         AttrBuilder B(PAL, i + 1);
756         if (B.contains(Attribute::Returned))
757           HasLiveReturnedArg = true;
758         AttributesVec.
759           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Params.size(), B));
760       }
761     } else {
762       ++NumArgumentsEliminated;
763       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
764             << ") from " << F->getName() << "\n");
765     }
766   }
767
768   // Find out the new return value.
769   Type *RetTy = FTy->getReturnType();
770   Type *NRetTy = NULL;
771   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
772
773   // -1 means unused, other numbers are the new index
774   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
775   std::vector<Type*> RetTypes;
776
777   // If there is a function with a live 'returned' argument but a dead return
778   // value, then there are two possible actions:
779   // 1) Eliminate the return value and take off the 'returned' attribute on the
780   //    argument.
781   // 2) Retain the 'returned' attribute and treat the return value (but not the
782   //    entire function) as live so that it is not eliminated.
783   // 
784   // It's not clear in the general case which option is more profitable because,
785   // even in the absence of explicit uses of the return value, code generation
786   // is free to use the 'returned' attribute to do things like eliding
787   // save/restores of registers across calls. Whether or not this happens is
788   // target and ABI-specific as well as depending on the amount of register
789   // pressure, so there's no good way for an IR-level pass to figure this out.
790   //
791   // Fortunately, the only places where 'returned' is currently generated by
792   // the FE are places where 'returned' is basically free and almost always a
793   // performance win, so the second option can just be used always for now.
794   //
795   // This should be revisited if 'returned' is ever applied more liberally.
796   if (RetTy->isVoidTy() || HasLiveReturnedArg) {
797     NRetTy = RetTy;
798   } else {
799     StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
800     if (STy)
801       // Look at each of the original return values individually.
802       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
803         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
804         if (LiveValues.erase(Ret)) {
805           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
806           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
807         } else {
808           ++NumRetValsEliminated;
809           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
810                 << F->getName() << "\n");
811         }
812       }
813     else
814       // We used to return a single value.
815       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
816         RetTypes.push_back(RetTy);
817         NewRetIdxs[0] = 0;
818       } else {
819         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
820               << "\n");
821         ++NumRetValsEliminated;
822       }
823     if (RetTypes.size() > 1)
824       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
825       // to return a struct and didn't change the number of return values,
826       // return a struct again. This prevents changing {something} into
827       // something and {} into void.
828       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
829       // already.
830       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
831     else if (RetTypes.size() == 1)
832       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
833       // return a struct with that simple value before.
834       NRetTy = RetTypes.front();
835     else if (RetTypes.size() == 0)
836       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
837       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
838   }
839
840   assert(NRetTy && "No new return type found?");
841
842   // The existing function return attributes.
843   AttributeSet RAttrs = PAL.getRetAttributes();
844
845   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
846   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
847   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
848   // required when new return value attributes are added.
849   if (NRetTy->isVoidTy())
850     RAttrs =
851       AttributeSet::get(NRetTy->getContext(), AttributeSet::ReturnIndex,
852                         AttrBuilder(RAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
853          removeAttributes(AttributeFuncs::
854                           typeIncompatible(NRetTy, AttributeSet::ReturnIndex),
855                           AttributeSet::ReturnIndex));
856   else
857     assert(!AttrBuilder(RAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
858              hasAttributes(AttributeFuncs::
859                            typeIncompatible(NRetTy, AttributeSet::ReturnIndex),
860                            AttributeSet::ReturnIndex) &&
861            "Return attributes no longer compatible?");
862
863   if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
864     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NRetTy->getContext(), RAttrs));
865
866   if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
867     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(F->getContext(),
868                                               PAL.getFnAttributes()));
869
870   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
871   AttributeSet NewPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
872
873   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
874   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
875
876   // No change?
877   if (NFTy == FTy)
878     return false;
879
880   // Create the new function body and insert it into the module...
881   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
882   NF->copyAttributesFrom(F);
883   NF->setAttributes(NewPAL);
884   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
885   // it again.
886   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
887   NF->takeName(F);
888
889   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
890   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
891   //
892   std::vector<Value*> Args;
893   while (!F->use_empty()) {
894     CallSite CS(F->use_back());
895     Instruction *Call = CS.getInstruction();
896
897     AttributesVec.clear();
898     const AttributeSet &CallPAL = CS.getAttributes();
899
900     // The call return attributes.
901     AttributeSet RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
902
903     // Adjust in case the function was changed to return void.
904     RAttrs =
905       AttributeSet::get(NF->getContext(), AttributeSet::ReturnIndex,
906                         AttrBuilder(RAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
907         removeAttributes(AttributeFuncs::
908                          typeIncompatible(NF->getReturnType(),
909                                           AttributeSet::ReturnIndex),
910                          AttributeSet::ReturnIndex));
911     if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
912       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NF->getContext(), RAttrs));
913
914     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
915     // loop, which loops the varargs.
916     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
917     unsigned i = 0;
918     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
919     // original function, and add those that are still alive.
920     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
921       if (ArgAlive[i]) {
922         Args.push_back(*I);
923         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
924         if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
925           AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
926           // If the return type has changed, then get rid of 'returned' on the
927           // call site. The alternative is to make all 'returned' attributes on
928           // call sites keep the return value alive just like 'returned'
929           // attributes on function declaration but it's less clearly a win
930           // and this is not an expected case anyway
931           if (NRetTy != RetTy && B.contains(Attribute::Returned))
932             B.removeAttribute(Attribute::Returned);
933           AttributesVec.
934             push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
935         }
936       }
937
938     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
939     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
940       Args.push_back(*I);
941       if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
942         AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
943         AttributesVec.
944           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
945       }
946     }
947
948     if (CallPAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
949       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Call->getContext(),
950                                                 CallPAL.getFnAttributes()));
951
952     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
953     AttributeSet NewCallPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
954
955     Instruction *New;
956     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
957       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
958                                Args, "", Call);
959       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
960       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
961     } else {
962       New = CallInst::Create(NF, Args, "", Call);
963       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
964       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
965       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
966         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
967     }
968     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
969
970     Args.clear();
971
972     if (!Call->use_empty()) {
973       if (New->getType() == Call->getType()) {
974         // Return type not changed? Just replace users then.
975         Call->replaceAllUsesWith(New);
976         New->takeName(Call);
977       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
978         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
979         // Replace by null for now.
980         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
981           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
982       } else {
983         assert(RetTy->isStructTy() &&
984                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
985                " must have been a struct!");
986         Instruction *InsertPt = Call;
987         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
988           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
989           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
990           InsertPt = IP;
991         }
992
993         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
994         // uses of this struct, we will just rebuild it using
995         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
996         //
997         // Start out building up our return value from undef
998         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
999         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
1000           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
1001             Value *V;
1002             if (RetTypes.size() > 1)
1003               // We are still returning a struct, so extract the value from our
1004               // return value
1005               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
1006                                            InsertPt);
1007             else
1008               // We are now returning a single element, so just insert that
1009               V = New;
1010             // Insert the value at the old position
1011             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
1012           }
1013         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
1014         // struct we built
1015         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
1016         New->takeName(Call);
1017       }
1018     }
1019
1020     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
1021     // F.
1022     Call->eraseFromParent();
1023   }
1024
1025   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
1026   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
1027   // function empty.
1028   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
1029
1030   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
1031   // the new arguments, also transferring over the names as well.
1032   i = 0;
1033   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
1034        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
1035     if (ArgAlive[i]) {
1036       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
1037       // version.
1038       I->replaceAllUsesWith(I2);
1039       I2->takeName(I);
1040       ++I2;
1041     } else {
1042       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
1043       // (these are guaranteed to become unused later on).
1044       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
1045         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
1046     }
1047
1048   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
1049   // instructions.  Check this now.
1050   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
1051     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
1052       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1053         Value *RetVal;
1054
1055         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
1056           RetVal = 0;
1057         } else {
1058           assert (RetTy->isStructTy());
1059           // The original return value was a struct, insert
1060           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
1061           // to return and insert them into our new result.
1062           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
1063           // clean that up.
1064           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
1065           // Start out building up our return value from undef
1066           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
1067           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
1068             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
1069               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
1070                                                               "oldret", RI);
1071               if (RetTypes.size() > 1) {
1072                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
1073                 // our new return value at the new index
1074
1075                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
1076                                                  "newret", RI);
1077               } else {
1078                 // We are now only returning a simple value, so just return the
1079                 // extracted value.
1080                 RetVal = EV;
1081               }
1082             }
1083         }
1084         // Replace the return instruction with one returning the new return
1085         // value (possibly 0 if we became void).
1086         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
1087         BB->getInstList().erase(RI);
1088       }
1089
1090   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
1091   FunctionDIMap::iterator DI = FunctionDIs.find(F);
1092   if (DI != FunctionDIs.end())
1093     DI->second.replaceFunction(NF);
1094
1095   // Now that the old function is dead, delete it.
1096   F->eraseFromParent();
1097
1098   return true;
1099 }
1100
1101 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
1102   bool Changed = false;
1103
1104   // Collect debug info descriptors for functions.
1105   CollectFunctionDIs(M);
1106
1107   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
1108   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
1109   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
1110   // information computed while surveying other functions.
1111   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
1112   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1113     Function &F = *I++;
1114     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
1115       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
1116   }
1117
1118   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
1119   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
1120   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
1121   //
1122   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
1123   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
1124     SurveyFunction(*I);
1125
1126   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
1127   // turn.
1128   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1129     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
1130     // replaced by a new one).
1131     Function *F = I++;
1132     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
1133   }
1134
1135   // Finally, look for any unused parameters in functions with non-local
1136   // linkage and replace the passed in parameters with undef.
1137   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
1138     Function& F = *I;
1139
1140     Changed |= RemoveDeadArgumentsFromCallers(F);
1141   }
1142
1143   return Changed;
1144 }