Restructure dead argument elimination, try #3 :-)
[oota-llvm.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 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
21 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
22 #include "llvm/CallingConv.h"
23 #include "llvm/Constant.h"
24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
25 #include "llvm/Instructions.h"
26 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
27 #include "llvm/Module.h"
28 #include "llvm/Pass.h"
29 #include "llvm/Support/CallSite.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
32 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
33 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
34 #include "llvm/Support/Compiler.h"
35 #include <map>
36 #include <set>
37 using namespace llvm;
38
39 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
40 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
41
42 namespace {
43   /// DAE - The dead argument elimination pass.
44   ///
45   class VISIBILITY_HIDDEN DAE : public ModulePass {
46   public:
47
48     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
49     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
50     /// interchangably.
51     struct RetOrArg {
52       RetOrArg(const Function* F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
53                IsArg(IsArg) {}
54       const Function *F;
55       unsigned Idx;
56       bool IsArg;
57
58       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
59       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
60         if (F != O.F)
61           return F < O.F;
62         else if (Idx != O.Idx)
63           return Idx < O.Idx;
64         else
65           return IsArg < O.IsArg;
66       }
67
68       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
69       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
70         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
71       }
72
73       std::string getDescription() {
74         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #")) 
75                + utostr(Idx) + " of function " + F->getName();
76       }
77     };
78
79     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
80     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
81     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
82     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
83     /// thus become dead in the end.
84     enum Liveness { Live, MaybeLive };
85
86     /// Convenience wrapper
87     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
88       return RetOrArg(F, Idx, false);
89     }
90     /// Convenience wrapper
91     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
92       return RetOrArg(F, Idx, true);
93     }
94
95     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
96     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
97     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
98     /// when any of its users is marked live.
99     /// For example (indices are left out for clarity):
100     ///  - Uses[ret F] = ret G
101     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
102     ///  - Uses[arg F] = ret G
103     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
104     ///    argument to F.
105     ///  - Uses[ret F] = arg F
106     ///    This means that F returns one of its own arguments.
107     ///  - Uses[arg F] = arg G
108     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
109     ///    directly to F.
110     UseMap Uses;
111
112     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
113
114     /// This set contains all values that have been determined to be live.
115     LiveSet LiveValues;
116
117     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
118
119   public:
120     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
121     DAE() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
122     bool runOnModule(Module &M);
123
124     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
125
126   private:
127     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
128     Liveness SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
129                        unsigned RetValNum = 0);
130     Liveness SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
131
132     void SurveyFunction(Function &F);
133     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
134                    const UseVector &MaybeLiveUses);
135     void MarkLive(RetOrArg RA);
136     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
137     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
138   };
139 }
140
141
142 char DAE::ID = 0;
143 static RegisterPass<DAE>
144 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
145
146 namespace {
147   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
148   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
149   /// by bugpoint.
150   struct DAH : public DAE {
151     static char ID;
152     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
153   };
154 }
155
156 char DAH::ID = 0;
157 static RegisterPass<DAH>
158 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
159
160 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
161 /// which are not used by the body of the function.
162 ///
163 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
164 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
165
166 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
167 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
168 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
169   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
170   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasInternalLinkage()) return false;
171
172   // Ensure that the function is only directly called.
173   for (Value::use_iterator I = Fn.use_begin(), E = Fn.use_end(); I != E; ++I) {
174     // If this use is anything other than a call site, give up.
175     CallSite CS = CallSite::get(*I);
176     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
177     if (!TheCall) return false;   // Not a direct call site?
178
179     // The addr of this function is passed to the call.
180     if (I.getOperandNo() != 0) return false;
181   }
182
183   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
184   // looking for calls to llvm.vastart.
185   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
186     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
187       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
188         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
189           return false;
190       }
191     }
192   }
193
194   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
195   // remove the "..." and adjust all the calls.
196
197   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
198   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
199   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
200   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
201   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), Params, false);
202   unsigned NumArgs = Params.size();
203
204   // Create the new function body and insert it into the module...
205   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
206   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
207   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
208   NF->takeName(&Fn);
209
210   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
211   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
212   //
213   std::vector<Value*> Args;
214   while (!Fn.use_empty()) {
215     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
216     Instruction *Call = CS.getInstruction();
217
218     // Pass all the same arguments.
219     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
220
221     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
222     PAListPtr PAL = CS.getParamAttrs();
223     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
224       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
225       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
226         ParamAttrsVec.push_back(PAL.getSlot(i));
227       PAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.end());
228     }
229
230     Instruction *New;
231     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
232       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
233                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
234       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
235       cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(PAL);
236     } else {
237       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
238       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
239       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(PAL);
240       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
241         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
242     }
243     Args.clear();
244
245     if (!Call->use_empty())
246       Call->replaceAllUsesWith(New);
247
248     New->takeName(Call);
249
250     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
251     // F.
252     Call->eraseFromParent();
253   }
254
255   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
256   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
257   // function empty.
258   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
259
260   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
261   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
262   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
263   //
264   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
265        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
266     // Move the name and users over to the new version.
267     I->replaceAllUsesWith(I2);
268     I2->takeName(I);
269   }
270
271   // Finally, nuke the old function.
272   Fn.eraseFromParent();
273   return true;
274 }
275
276 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
277 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
278 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
279 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
280   if (F->getReturnType() == Type::VoidTy)
281     return 0;
282   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
283     return STy->getNumElements();
284   else
285     return 1;
286 }
287
288 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
289 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
290 /// liveness of Use.
291 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
292   // We're live if our use is already marked as live.
293   if (LiveValues.count(Use))
294     return Live;
295
296   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
297   // Use becomes live.
298   MaybeLiveUses.push_back(Use);
299   return MaybeLive;
300 }
301
302
303 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
304 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
305 /// if it causes the used value to become MaybeAlive.
306 ///
307 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
308 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
309 /// it at 0.
310 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
311                              unsigned RetValNum) {
312     Value *V = *U;
313     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
314       // The value is returned from a function. It's only live when the
315       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
316       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
317       // orginal Use.
318       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
319       // We might be live, depending on the liveness of Use.
320       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
321     }
322     if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
323       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
324           && IV->hasIndices())
325         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
326         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
327         // value, only index at which we were inserted counts.
328         RetValNum = *IV->idx_begin();
329
330       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
331       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
332
333       Liveness Result = MaybeLive;
334       for (Value::use_iterator I = IV->use_begin(),
335            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
336         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
337         if (Result == Live)
338           break;
339       }
340       return Result;
341     }
342     CallSite CS = CallSite::get(V);
343     if (CS.getInstruction()) {
344       Function *F = CS.getCalledFunction();
345       if (F) {
346         // Used in a direct call.
347   
348         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
349         // argument, since if it was the function argument this would be an
350         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
351         // label type (for the invoke instruction).
352         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U.getOperandNo());
353
354         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
355           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
356           return Live;
357
358         assert(CS.getArgument(ArgNo) 
359                == CS.getInstruction()->getOperand(U.getOperandNo()) 
360                && "Argument is not where we expected it");
361
362         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
363         // argument to the called function turns out live.
364         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
365         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
366       }
367     }
368     // Used in any other way? Value must be live.
369     return Live;
370 }
371
372 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
373 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
374 ///
375 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
376 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
377 /// be ignored (since it might not be complete).
378 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
379   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
380   Liveness Result = MaybeLive;
381   // Check each use.
382   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(),
383        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
384     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
385     if (Result == Live)
386       break;
387   }
388   return Result;
389 }
390
391 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
392 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
393 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
394 // map.
395 //
396 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
397 // well as arguments to functions which have their "address taken".
398 //
399 void DAE::SurveyFunction(Function &F) {
400   bool FunctionIntrinsicallyLive = false;
401   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
402   // Assume all return values are dead
403   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
404   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
405
406   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
407   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
408   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
409   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
410   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
411
412   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
413     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
414       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
415           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
416         // We don't support old style multiple return values.
417         FunctionIntrinsicallyLive = true;
418         break;
419       }
420
421   if (!F.hasInternalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic()))
422     FunctionIntrinsicallyLive = true;
423
424   if (!FunctionIntrinsicallyLive) {
425     DOUT << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n";
426     // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
427     // of them turn out to be live.
428     unsigned NumLiveRetVals = 0;
429     const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
430     // Loop all uses of the function.
431     for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I) {
432       // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
433       // taken.
434       if (I.getOperandNo() != 0) {
435         FunctionIntrinsicallyLive = true;
436         break;
437       }
438
439       // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
440       CallSite CS = CallSite::get(*I);
441       Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
442       if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
443         FunctionIntrinsicallyLive = true;
444         break;
445       }
446
447       // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
448
449       // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
450       // bother checking return values if all of them are live already.
451       if (NumLiveRetVals != RetCount) {
452         if (STy) {
453           // Check all uses of the return value.
454           for (Value::use_iterator I = TheCall->use_begin(),
455                E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
456             ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
457             if (Ext && Ext->hasIndices()) {
458               // This use uses a part of our return value, survey the uses of
459               // that part and store the results for this index only.
460               unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
461               if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
462                 RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
463                 if (RetValLiveness[Idx] == Live)
464                   NumLiveRetVals++;
465               }
466             } else {
467               // Used by something else than extractvalue. Mark all return
468               // values as live.
469               for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
470                 RetValLiveness[i] = Live;
471               NumLiveRetVals = RetCount;
472               break;
473             }
474           }
475         } else {
476           // Single return value
477           RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
478           if (RetValLiveness[0] == Live)
479             NumLiveRetVals = RetCount;
480         }
481       }
482     }
483   }
484   if (FunctionIntrinsicallyLive) {
485     DOUT << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n";
486     // Mark all arguments as live.
487     unsigned i = 0;
488     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
489       MarkLive(CreateArg(&F, i));
490     // Mark all return values as live.
491     i = 0;
492     for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
493       MarkLive(CreateRet(&F, i));
494     return;
495   }
496
497   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
498   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
499     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
500
501   DOUT << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n";
502
503   // Now, check all of our arguments.
504   unsigned i = 0;
505   UseVector MaybeLiveArgUses;
506   for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(),
507        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
508     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
509     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
510     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
511     // Mark the result.
512     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
513     // Clear the vector again for the next iteration.
514     MaybeLiveArgUses.clear();
515   }
516 }
517
518 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
519 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
520 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
521 /// live later on.
522 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
523                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
524   switch (L) {
525     case Live: MarkLive(RA); break;
526     case MaybeLive:
527     {
528       // Note any uses of this value, so this return value can be
529       // marked live whenever one of the uses becomes live.
530       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
531            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
532         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
533       break;
534     }
535   }
536 }
537
538 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
539 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
540 /// well.
541 void DAE::MarkLive(RetOrArg RA) {
542   if (!LiveValues.insert(RA).second)
543     return; // We were already marked Live.
544
545   if (RA.IsArg)
546     DOUT << "DAE - Marking argument " << RA.Idx << " to function "
547          << RA.F->getNameStart() << " live\n";
548   else
549     DOUT << "DAE - Marking return value " << RA.Idx << " of function "
550          << RA.F->getNameStart() << " live\n";
551
552   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
553   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
554   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
555   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
556   UseMap::iterator E = Uses.end();
557   UseMap::iterator I;
558   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
559     MarkLive(I->second);
560
561   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
562   // after the loop).
563   Uses.erase(Begin, I);
564 }
565
566 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
567 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
568 // the function to not have these arguments and return values.
569 //
570 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
571   // Quick exit path for external functions
572   if (!F->hasInternalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F->isIntrinsic()))
573     return false;
574
575   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
576   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
577   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
578   std::vector<const Type*> Params;
579
580   // Set up to build a new list of parameter attributes.
581   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
582   const PAListPtr &PAL = F->getParamAttrs();
583
584   // The existing function return attributes.
585   ParameterAttributes RAttrs = PAL.getParamAttrs(0);
586
587
588   // Find out the new return value.
589
590   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
591   const Type *NRetTy = NULL;
592   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
593   // Explicitly track if anything changed, for debugging.
594   bool Changed = false;
595   // -1 means unused, other numbers are the new index
596   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
597   std::vector<const Type*> RetTypes;
598   if (RetTy == Type::VoidTy) {
599     NRetTy = Type::VoidTy;
600   } else {
601     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
602     if (STy)
603       // Look at each of the original return values individually.
604       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
605         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
606         if (LiveValues.erase(Ret)) {
607           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
608           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
609         } else {
610           ++NumRetValsEliminated;
611           DOUT << "DAE - Removing return value " << i << " from "
612                << F->getNameStart() << "\n";
613           Changed = true;
614         }
615       }
616     else
617       // We used to return a single value.
618       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
619         RetTypes.push_back(RetTy);
620         NewRetIdxs[0] = 0;
621       } else {
622         DOUT << "DAE - Removing return value from " << F->getNameStart()
623              << "\n";
624         ++NumRetValsEliminated;
625         Changed = true;
626       }
627     if (RetTypes.size() > 1 || (STy && STy->getNumElements()==RetTypes.size()))
628       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
629       // to return a struct and didn't change the number of return values,
630       // return a struct again. This prevents changing {something} into
631       // something and {} into void.
632       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
633       // already.
634       NRetTy = StructType::get(RetTypes, STy->isPacked());
635     else if (RetTypes.size() == 1)
636       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
637       // return a struct with that simple value before.
638       NRetTy = RetTypes.front();
639     else if (RetTypes.size() == 0)
640       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
641       NRetTy = Type::VoidTy;
642   }
643
644   assert(NRetTy && "No new return type found?");
645
646   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
647   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
648   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
649   // required when new return value attributes are added.
650   if (NRetTy == Type::VoidTy)
651     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy);
652   else
653     assert((RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
654            && "Return attributes no longer compatible?");
655
656   if (RAttrs)
657     ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
658
659   // Remember which arguments are still alive.
660   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
661   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
662   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
663   // attribute, since that belongs to the return value.
664   unsigned i = 0;
665   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
666        I != E; ++I, ++i) {
667     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
668     if (LiveValues.erase(Arg)) {
669       Params.push_back(I->getType());
670       ArgAlive[i] = true;
671
672       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
673       // for the return value.
674       if (ParameterAttributes Attrs = PAL.getParamAttrs(i + 1))
675         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
676     } else {
677       ++NumArgumentsEliminated;
678       DOUT << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getNameStart()
679            << ") from " << F->getNameStart() << "\n";
680       Changed = true;
681     }
682   }
683
684   // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
685   PAListPtr NewPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.end());
686
687   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
688   // have zero fixed arguments.
689   //
690   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
691   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
692   // functions that were already broken wrt CWriter).
693   bool ExtraArgHack = false;
694   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
695     ExtraArgHack = true;
696     Params.push_back(Type::Int32Ty);
697   }
698
699   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
700   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
701
702   // No change?
703   if (NFTy == FTy)
704     return false;
705
706   // The function type is only allowed to be different if we actually left out
707   // an argument or return value.
708   assert(Changed && "Function type changed while no arguments or return values"
709                     "were removed!");
710
711   // Create the new function body and insert it into the module...
712   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
713   NF->copyAttributesFrom(F);
714   NF->setParamAttrs(NewPAL);
715   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
716   // it again.
717   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
718   NF->takeName(F);
719
720   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
721   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
722   //
723   std::vector<Value*> Args;
724   while (!F->use_empty()) {
725     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
726     Instruction *Call = CS.getInstruction();
727
728     ParamAttrsVec.clear();
729     const PAListPtr &CallPAL = CS.getParamAttrs();
730
731     // The call return attributes.
732     ParameterAttributes RAttrs = CallPAL.getParamAttrs(0);
733     // Adjust in case the function was changed to return void.
734     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NF->getReturnType());
735     if (RAttrs)
736       ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
737
738     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
739     // loop, which loops the varargs.
740     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
741     unsigned i = 0;
742     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
743     // original function, and add those that are still alive.
744     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
745       if (ArgAlive[i]) {
746         Args.push_back(*I);
747         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
748         if (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
749           ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
750       }
751
752     if (ExtraArgHack)
753       Args.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
754
755     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
756     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
757       Args.push_back(*I);
758       if (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
759         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
760     }
761
762     // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
763     PAListPtr NewCallPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(),
764                                           ParamAttrsVec.end());
765
766     Instruction *New;
767     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
768       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
769                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
770       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
771       cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
772     } else {
773       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
774       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
775       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
776       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
777         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
778     }
779     Args.clear();
780
781     if (!Call->use_empty()) {
782       if (New->getType() == Call->getType()) {
783         // Return type not changed? Just replace users then.
784         Call->replaceAllUsesWith(New);
785         New->takeName(Call);
786       } else if (New->getType() == Type::VoidTy) {
787         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
788         // Replace by null for now.
789         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
790       } else {
791         assert(isa<StructType>(RetTy) && "Return type changed, but not into a"
792                                          "void. The old return type must have"
793                                          "been a struct!");
794         // The original return value was a struct, update all uses (which are
795         // all extractvalue instructions).
796         for (Value::use_iterator I = Call->use_begin(), E = Call->use_end();
797              I != E;) {
798           assert(isa<ExtractValueInst>(*I) && "Return value not only used by"
799                                               "extractvalue?");
800           ExtractValueInst *EV = cast<ExtractValueInst>(*I);
801           // Increment now, since we're about to throw away this use.
802           ++I;
803           assert(EV->hasIndices() && "Return value used by extractvalue without"
804                                      "indices?");
805           unsigned Idx = *EV->idx_begin();
806           if (NewRetIdxs[Idx] != -1) {
807             if (RetTypes.size() > 1) {
808               // We're still returning a struct, create a new extractvalue
809               // instruction with the first index updated
810               std::vector<unsigned> NewIdxs(EV->idx_begin(), EV->idx_end());
811               NewIdxs[0] = NewRetIdxs[Idx];
812               Value *NEV = ExtractValueInst::Create(New, NewIdxs.begin(),
813                                                     NewIdxs.end(), "retval",
814                                                     EV);
815               EV->replaceAllUsesWith(NEV);
816               EV->eraseFromParent();
817             } else {
818               // We are now only returning a simple value, remove the
819               // extractvalue.
820               EV->replaceAllUsesWith(New);
821               EV->eraseFromParent();
822             }
823           } else {
824             // Value unused, replace uses by null for now, they will get removed
825             // later on.
826             EV->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(EV->getType()));
827             EV->eraseFromParent();
828           }
829         }
830         New->takeName(Call);
831       }
832     }
833
834     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
835     // F.
836     Call->eraseFromParent();
837   }
838
839   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
840   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
841   // function empty.
842   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
843
844   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
845   // the new arguments, also transfering over the names as well.
846   i = 0;
847   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
848        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
849     if (ArgAlive[i]) {
850       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
851       // version.
852       I->replaceAllUsesWith(I2);
853       I2->takeName(I);
854       ++I2;
855     } else {
856       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
857       // (these are guaranteed to become unused later on).
858       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
859     }
860
861   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
862   // instructions.  Check this now.
863   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
864     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
865       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
866         Value *RetVal;
867
868         if (NFTy->getReturnType() == Type::VoidTy) {
869           RetVal = 0;
870         } else {
871           assert (isa<StructType>(RetTy));
872           // The original return value was a struct, insert
873           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
874           // to return and insert them into our new result.
875           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
876           // clean that up.
877           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
878           // Start out building up our return value from undef
879           RetVal = llvm::UndefValue::get(NRetTy);
880           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
881             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
882               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
883                                                               "oldret", RI);
884               if (RetTypes.size() > 1) {
885                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
886                 // our new return value at the new index
887
888                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
889                                                  "newret", RI);
890               } else {
891                 // We are now only returning a simple value, so just return the
892                 // extracted value.
893                 RetVal = EV;
894               }
895             }
896         }
897         // Replace the return instruction with one returning the new return
898         // value (possibly 0 if we became void).
899         ReturnInst::Create(RetVal, RI);
900         BB->getInstList().erase(RI);
901       }
902
903   // Now that the old function is dead, delete it.
904   F->eraseFromParent();
905
906   return true;
907 }
908
909 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
910   bool Changed = false;
911
912   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
913   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
914   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
915   // information computed while surveying other functions.
916   DOUT << "DAE - Deleting dead varargs\n";
917   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
918     Function &F = *I++;
919     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
920       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
921   }
922
923   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
924   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
925   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
926   //
927   DOUT << "DAE - Determining liveness\n";
928   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
929     SurveyFunction(*I);
930   
931   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
932   // turn
933   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
934     // Increment now, because the function will probably get removed (ie
935     // replaced by a new one).
936     Function *F = I++;
937     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
938   }
939   return Changed;
940 }