Add std:: to sort calls.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / ArgumentPromotion.cpp
index a4086524e1742e2c63e0ea4ed44f6d07224ef11d..7479c8ee67401725fa6193cc1fbca90d0069e717 100644 (file)
@@ -1,30 +1,30 @@
 //===-- ArgumentPromotion.cpp - Promote by-reference arguments ------------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This pass promotes "by reference" arguments to be "by value" arguments.  In
 // practice, this means looking for internal functions that have pointer
-// arguments.  If we can prove, through the use of alias analysis, that that an
-// argument is *only* loaded, then we can pass the value into the function
+// arguments.  If it can prove, through the use of alias analysis, that an
+// argument is *only* loaded, then it can pass the value into the function
 // instead of the address of the value.  This can cause recursive simplification
 // of code and lead to the elimination of allocas (especially in C++ template
 // code like the STL).
 //
 // This pass also handles aggregate arguments that are passed into a function,
 // scalarizing them if the elements of the aggregate are only loaded.  Note that
-// we refuse to scalarize aggregates which would require passing in more than
-// three operands to the function, because we don't want to pass thousands of
-// operands for a large array or structure!
+// it refuses to scalarize aggregates which would require passing in more than
+// three operands to the function, because passing thousands of operands for a
+// large array or structure is unprofitable!
 //
 // Note that this transformation could also be done for arguments that are only
-// stored to (returning the value instead), but we do not currently handle that
-// case.  This case would be best handled when and if we start supporting
-// multiple return values from functions.
+// stored to (returning the value instead), but does not currently.  This case
+// would be best handled when and if LLVM begins supporting multiple return
+// values from functions.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/CallGraphSCCPass.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Support/CallSite.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include <set>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<> NumArgumentsPromoted("argpromotion",
-                                   "Number of pointer arguments promoted");
-  Statistic<> NumAggregatesPromoted("argpromotion",
-                                    "Number of aggregate arguments promoted");
-  Statistic<> NumArgumentsDead("argpromotion",
-                               "Number of dead pointer args eliminated");
+STATISTIC(NumArgumentsPromoted , "Number of pointer arguments promoted");
+STATISTIC(NumAggregatesPromoted, "Number of aggregate arguments promoted");
+STATISTIC(NumArgumentsDead     , "Number of dead pointer args eliminated");
 
+namespace {
   /// ArgPromotion - The 'by reference' to 'by value' argument promotion pass.
   ///
-  class ArgPromotion : public Pass {
-    // WorkList - The set of internal functions that we have yet to process.  As
-    // we eliminate arguments from a function, we push all callers into this set
-    // so that the by-reference argument can be bubbled out as far as possible.
-    // This set contains only internal functions.
-    std::set<Function*> WorkList;
-  public:
+  struct VISIBILITY_HIDDEN ArgPromotion : public CallGraphSCCPass {
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
       AU.addRequired<TargetData>();
+      CallGraphSCCPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
 
-    virtual bool run(Module &M);
+    virtual bool runOnSCC(const std::vector<CallGraphNode *> &SCC);
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    ArgPromotion() : CallGraphSCCPass((intptr_t)&ID) {}
+
   private:
-    bool PromoteArguments(Function *F);
-    bool isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const;  
-    void DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &ArgsToPromote);
+    bool PromoteArguments(CallGraphNode *CGN);
+    bool isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const;
+    Function *DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &ArgsToPromote);
   };
 
-  RegisterOpt<ArgPromotion> X("argpromotion",
-                              "Promote 'by reference' arguments to scalars");
+  char ArgPromotion::ID = 0;
+  RegisterPass<ArgPromotion> X("argpromotion",
+                               "Promote 'by reference' arguments to scalars");
 }
 
 Pass *llvm::createArgumentPromotionPass() {
   return new ArgPromotion();
 }
 
-bool ArgPromotion::run(Module &M) {
-  bool Changed = false;
-  for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
-    if (I->hasInternalLinkage())
-      WorkList.insert(I);
-  
-  while (!WorkList.empty()) {
-    Function *F = *WorkList.begin();
-    WorkList.erase(WorkList.begin());
-
-    if (PromoteArguments(F))    // Attempt to promote an argument.
-      Changed = true;           // Remember that we changed something.
-  }
-  
+bool ArgPromotion::runOnSCC(const std::vector<CallGraphNode *> &SCC) {
+  bool Changed = false, LocalChange;
+
+  do {  // Iterate until we stop promoting from this SCC.
+    LocalChange = false;
+    // Attempt to promote arguments from all functions in this SCC.
+    for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e; ++i)
+      LocalChange |= PromoteArguments(SCC[i]);
+    Changed |= LocalChange;               // Remember that we changed something.
+  } while (LocalChange);
+
   return Changed;
 }
 
@@ -105,12 +100,15 @@ bool ArgPromotion::run(Module &M) {
 /// example, all callers are direct).  If safe to promote some arguments, it
 /// calls the DoPromotion method.
 ///
-bool ArgPromotion::PromoteArguments(Function *F) {
-  assert(F->hasInternalLinkage() && "We can only process internal functions!");
+bool ArgPromotion::PromoteArguments(CallGraphNode *CGN) {
+  Function *F = CGN->getFunction();
+
+  // Make sure that it is local to this module.
+  if (!F || !F->hasInternalLinkage()) return false;
 
   // First check: see if there are any pointer arguments!  If not, quick exit.
   std::vector<Argument*> PointerArgs;
-  for (Function::aiterator I = F->abegin(), E = F->aend(); I != E; ++I)
+  for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); I != E; ++I)
     if (isa<PointerType>(I->getType()))
       PointerArgs.push_back(I);
   if (PointerArgs.empty()) return false;
@@ -142,7 +140,44 @@ bool ArgPromotion::PromoteArguments(Function *F) {
   if (PointerArgs.empty()) return false;
 
   // Okay, promote all of the arguments are rewrite the callees!
-  DoPromotion(F, PointerArgs);
+  Function *NewF = DoPromotion(F, PointerArgs);
+
+  // Update the call graph to know that the old function is gone.
+  getAnalysis<CallGraph>().changeFunction(F, NewF);
+  return true;
+}
+
+/// IsAlwaysValidPointer - Return true if the specified pointer is always legal
+/// to load.
+static bool IsAlwaysValidPointer(Value *V) {
+  if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
+  if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V))
+    return IsAlwaysValidPointer(GEP->getOperand(0));
+  if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+    if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
+      return IsAlwaysValidPointer(CE->getOperand(0));
+
+  return false;
+}
+
+/// AllCalleesPassInValidPointerForArgument - Return true if we can prove that
+/// all callees pass in a valid pointer for the specified function argument.
+static bool AllCalleesPassInValidPointerForArgument(Argument *Arg) {
+  Function *Callee = Arg->getParent();
+
+  unsigned ArgNo = std::distance(Callee->arg_begin(),
+                                 Function::arg_iterator(Arg));
+
+  // Look at all call sites of the function.  At this pointer we know we only
+  // have direct callees.
+  for (Value::use_iterator UI = Callee->use_begin(), E = Callee->use_end();
+       UI != E; ++UI) {
+    CallSite CS = CallSite::get(*UI);
+    assert(CS.getInstruction() && "Should only have direct calls!");
+
+    if (!IsAlwaysValidPointer(CS.getArgument(ArgNo)))
+      return false;
+  }
   return true;
 }
 
@@ -155,6 +190,8 @@ bool ArgPromotion::PromoteArguments(Function *F) {
 bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
   // We can only promote this argument if all of the uses are loads, or are GEP
   // instructions (with constant indices) that are subsequently loaded.
+  bool HasLoadInEntryBlock = false;
+  BasicBlock *EntryBlock = Arg->getParent()->begin();
   std::vector<LoadInst*> Loads;
   std::vector<std::vector<ConstantInt*> > GEPIndices;
   for (Value::use_iterator UI = Arg->use_begin(), E = Arg->use_end();
@@ -162,6 +199,7 @@ bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
       if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't hack volatile loads
       Loads.push_back(LI);
+      HasLoadInEntryBlock |= LI->getParent() == EntryBlock;
     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
       if (GEP->use_empty()) {
         // Dead GEP's cause trouble later.  Just remove them if we run into
@@ -184,6 +222,7 @@ bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
           if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't hack volatile loads
           Loads.push_back(LI);
+          HasLoadInEntryBlock |= LI->getParent() == EntryBlock;
         } else {
           return false;
         }
@@ -194,9 +233,9 @@ bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
       if (std::find(GEPIndices.begin(), GEPIndices.end(), Operands) ==
           GEPIndices.end()) {
         if (GEPIndices.size() == 3) {
-          DEBUG(std::cerr << "argpromotion disable promoting argument '"
-                << Arg->getName() << "' because it would require adding more "
-                << "than 3 arguments to the function.\n");
+          DOUT << "argpromotion disable promoting argument '"
+               << Arg->getName() << "' because it would require adding more "
+               << "than 3 arguments to the function.\n";
           // We limit aggregate promotion to only promoting up to three elements
           // of the aggregate.
           return false;
@@ -209,10 +248,19 @@ bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
 
   if (Loads.empty()) return true;  // No users, this is a dead argument.
 
-  // Okay, now we know that the argument is only used by load instructions.  Use
-  // alias analysis to check to see if the pointer is guaranteed to not be
-  // modified from entry of the function to each of the load instructions.
-  Function &F = *Arg->getParent();
+  // If we decide that we want to promote this argument, the value is going to
+  // be unconditionally loaded in all callees.  This is only safe to do if the
+  // pointer was going to be unconditionally loaded anyway (i.e. there is a load
+  // of the pointer in the entry block of the function) or if we can prove that
+  // all pointers passed in are always to legal locations (for example, no null
+  // pointers are passed in, no pointers to free'd memory, etc).
+  if (!HasLoadInEntryBlock && !AllCalleesPassInValidPointerForArgument(Arg))
+    return false;   // Cannot prove that this is safe!!
+
+  // Okay, now we know that the argument is only used by load instructions and
+  // it is safe to unconditionally load the pointer.  Use alias analysis to
+  // check to see if the pointer is guaranteed to not be modified from entry of
+  // the function to each of the load instructions.
 
   // Because there could be several/many load instructions, remember which
   // blocks we know to be transparent to the load.
@@ -229,7 +277,7 @@ bool ArgPromotion::isSafeToPromoteArgument(Argument *Arg) const {
 
     const PointerType *LoadTy =
       cast<PointerType>(Load->getOperand(0)->getType());
-    unsigned LoadSize = TD.getTypeSize(LoadTy->getElementType());
+    unsigned LoadSize = (unsigned)TD.getTypeStoreSize(LoadTy->getElementType());
 
     if (AA.canInstructionRangeModify(BB->front(), *Load, Arg, LoadSize))
       return false;  // Pointer is invalidated!
@@ -260,8 +308,8 @@ namespace {
       unsigned idx = 0;
       for (; idx < LHS.size() && idx < RHS.size(); ++idx) {
         if (LHS[idx] != RHS[idx]) {
-          return cast<ConstantInt>(LHS[idx])->getRawValue() < 
-                 cast<ConstantInt>(RHS[idx])->getRawValue();
+          return cast<ConstantInt>(LHS[idx])->getZExtValue() <
+                 cast<ConstantInt>(RHS[idx])->getZExtValue();
         }
       }
 
@@ -274,10 +322,12 @@ namespace {
 
 
 /// DoPromotion - This method actually performs the promotion of the specified
-/// arguments.  At this point, we know that it's safe to do so.
-void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
+/// arguments, and returns the new function.  At this point, we know that it's
+/// safe to do so.
+Function *ArgPromotion::DoPromotion(Function *F,
+                                    std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
   std::set<Argument*> ArgsToPromote(Args2Prom.begin(), Args2Prom.end());
-  
+
   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
   // the old function, but has modified arguments.
   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
@@ -299,7 +349,7 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
   // what the new GEP/Load instructions we are inserting look like.
   std::map<std::vector<Value*>, LoadInst*> OriginalLoads;
 
-  for (Function::aiterator I = F->abegin(), E = F->aend(); I != E; ++I)
+  for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); I != E; ++I)
     if (!ArgsToPromote.count(I)) {
       Params.push_back(I->getType());
     } else if (I->use_empty()) {
@@ -325,7 +375,9 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
       // Add a parameter to the function for each element passed in.
       for (ScalarizeTable::iterator SI = ArgIndices.begin(),
              E = ArgIndices.end(); SI != E; ++SI)
-        Params.push_back(GetElementPtrInst::getIndexedType(I->getType(), *SI));
+        Params.push_back(GetElementPtrInst::getIndexedType(I->getType(),
+                                                           SI->begin(),
+                                                           SI->end()));
 
       if (ArgIndices.size() == 1 && ArgIndices.begin()->empty())
         ++NumArgumentsPromoted;
@@ -340,12 +392,13 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
   bool ExtraArgHack = false;
   if (Params.empty() && FTy->isVarArg()) {
     ExtraArgHack = true;
-    Params.push_back(Type::IntTy);
+    Params.push_back(Type::Int32Ty);
   }
   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(RetTy, Params, FTy->isVarArg());
-  
+
    // Create the new function body and insert it into the module...
   Function *NF = new Function(NFTy, F->getLinkage(), F->getName());
+  NF->setCallingConv(F->getCallingConv());
   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
 
   // Get the alias analysis information that we need to update to reflect our
@@ -360,15 +413,11 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
     Instruction *Call = CS.getInstruction();
 
-    // Make sure the caller of this function is revisited now that we promoted
-    // arguments in a callee of it.
-    if (Call->getParent()->getParent()->hasInternalLinkage())
-      WorkList.insert(Call->getParent()->getParent());
-    
     // Loop over the operands, inserting GEP and loads in the caller as
     // appropriate.
     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
-    for (Function::aiterator I = F->abegin(), E = F->aend(); I != E; ++I, ++AI)
+    for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
+         I != E; ++I, ++AI)
       if (!ArgsToPromote.count(I))
         Args.push_back(*AI);          // Unmodified argument
       else if (!I->use_empty()) {
@@ -379,7 +428,8 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
           Value *V = *AI;
           LoadInst *OrigLoad = OriginalLoads[*SI];
           if (!SI->empty()) {
-            V = new GetElementPtrInst(V, *SI, V->getName()+".idx", Call);
+            V = new GetElementPtrInst(V, SI->begin(), SI->end(),
+                                      V->getName()+".idx", Call);
             AA.copyValue(OrigLoad->getOperand(0), V);
           }
           Args.push_back(new LoadInst(V, V->getName()+".val", Call));
@@ -388,7 +438,7 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
       }
 
     if (ExtraArgHack)
-      Args.push_back(Constant::getNullValue(Type::IntTy));
+      Args.push_back(Constant::getNullValue(Type::Int32Ty));
 
     // Push any varargs arguments on the list
     for (; AI != CS.arg_end(); ++AI)
@@ -397,9 +447,13 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
     Instruction *New;
     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
       New = new InvokeInst(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
-                           Args, "", Call);
+                           Args.begin(), Args.end(), "", Call);
+      cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
     } else {
-      New = new CallInst(NF, Args, "", Call);
+      New = new CallInst(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
+      cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
+      if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
+        cast<CallInst>(New)->setTailCall();
     }
     Args.clear();
 
@@ -409,11 +463,9 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
 
     if (!Call->use_empty()) {
       Call->replaceAllUsesWith(New);
-      std::string Name = Call->getName();
-      Call->setName("");
-      New->setName(Name);
+      New->takeName(Call);
     }
-    
+
     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
     // F.
     Call->getParent()->getInstList().erase(Call);
@@ -427,13 +479,13 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
   // the new arguments, also transfering over the names as well.
   //
-  for (Function::aiterator I = F->abegin(), E = F->aend(), I2 = NF->abegin();
-       I != E; ++I)
+  for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
+       I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I)
     if (!ArgsToPromote.count(I)) {
       // If this is an unmodified argument, move the name and users over to the
       // new version.
       I->replaceAllUsesWith(I2);
-      I2->setName(I->getName());
+      I2->takeName(I);
       AA.replaceWithNewValue(I, I2);
       ++I2;
     } else if (I->use_empty()) {
@@ -452,14 +504,13 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
           LI->replaceAllUsesWith(I2);
           AA.replaceWithNewValue(LI, I2);
           LI->getParent()->getInstList().erase(LI);
-          DEBUG(std::cerr << "*** Promoted load of argument '" << I->getName()
-                          << "' in function '" << F->getName() << "'\n");
+          DOUT << "*** Promoted load of argument '" << I->getName()
+               << "' in function '" << F->getName() << "'\n";
         } else {
           GetElementPtrInst *GEP = cast<GetElementPtrInst>(I->use_back());
           std::vector<Value*> Operands(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
 
-          unsigned ArgNo = 0;
-          Function::aiterator TheArg = I2;
+          Function::arg_iterator TheArg = I2;
           for (ScalarizeTable::iterator It = ArgIndices.begin();
                *It != Operands; ++It, ++TheArg) {
             assert(It != ArgIndices.end() && "GEP not handled??");
@@ -468,13 +519,13 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
           std::string NewName = I->getName();
           for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
             if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[i]))
-              NewName += "."+itostr((int64_t)CI->getRawValue());
+              NewName += "." + CI->getValue().toStringUnsigned(10);
             else
               NewName += ".x";
           TheArg->setName(NewName+".val");
 
-          DEBUG(std::cerr << "*** Promoted agg argument '" << TheArg->getName()
-                          << "' of function '" << F->getName() << "'\n");
+          DOUT << "*** Promoted agg argument '" << TheArg->getName()
+               << "' of function '" << F->getName() << "'\n";
 
           // All of the uses must be load instructions.  Replace them all with
           // the argument specified by ArgNo.
@@ -489,17 +540,14 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
         }
       }
 
-      // If we inserted a new pointer type, it's possible that IT could be
-      // promoted too.  Also, increment I2 past all of the arguments added for
-      // this promoted pointer.
-      for (unsigned i = 0, e = ArgIndices.size(); i != e; ++i, ++I2)
-        if (isa<PointerType>(I2->getType()))
-          WorkList.insert(NF);
+      // Increment I2 past all of the arguments added for this promoted pointer.
+      for (unsigned i = 0, e = ArgIndices.size(); i != e; ++i)
+        ++I2;
     }
 
   // Notify the alias analysis implementation that we inserted a new argument.
   if (ExtraArgHack)
-    AA.copyValue(Constant::getNullValue(Type::IntTy), NF->abegin());
+    AA.copyValue(Constant::getNullValue(Type::Int32Ty), NF->arg_begin());
 
 
   // Tell the alias analysis that the old function is about to disappear.
@@ -507,4 +555,5 @@ void ArgPromotion::DoPromotion(Function *F, std::vector<Argument*> &Args2Prom) {
 
   // Now that the old function is dead, delete it.
   F->getParent()->getFunctionList().erase(F);
+  return NF;
 }