Begin adding static dependence information to passes, which will allow us to
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / StructRetPromotion.cpp
index 3ea9a04adb59430cbf6a69e9b9edaa010fb10012..f3565f6b76941f75c0805587c42f5b6816e8bd50 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===-- StructRetPromotion.cpp - Promote sret arguments -000000------------===//
+//===-- StructRetPromotion.cpp - Promote sret arguments -------------------===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
@@ -7,17 +7,26 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// TODO : Describe this pass.
+// This pass finds functions that return a struct (using a pointer to the struct
+// as the first argument of the function, marked with the 'sret' attribute) and
+// replaces them with a new function that simply returns each of the elements of
+// that struct (using multiple return values).
+//
+// This pass works under a number of conditions:
+//  1. The returned struct must not contain other structs
+//  2. The returned struct must only be used to load values from
+//  3. The placeholder struct passed in is the result of an alloca
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "sretpromotion"
 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/CallGraphSCCPass.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/ParamAttrsList.h"
 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
 #include "llvm/Support/CallSite.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
@@ -25,7 +34,7 @@
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumRejectedSRETUses , "Number of sret rejected due to unexpected uses");
@@ -34,92 +43,89 @@ namespace {
   /// SRETPromotion - This pass removes sret parameter and updates
   /// function to use multiple return value.
   ///
-  struct VISIBILITY_HIDDEN SRETPromotion : public CallGraphSCCPass {
+  struct SRETPromotion : public CallGraphSCCPass {
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       CallGraphSCCPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
 
-    virtual bool runOnSCC(const std::vector<CallGraphNode *> &SCC);
+    virtual bool runOnSCC(CallGraphSCC &SCC);
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    SRETPromotion() : CallGraphSCCPass((intptr_t)&ID) {}
+    SRETPromotion() : CallGraphSCCPass(ID) {}
 
   private:
-    bool PromoteReturn(CallGraphNode *CGN);
+    CallGraphNode *PromoteReturn(CallGraphNode *CGN);
     bool isSafeToUpdateAllCallers(Function *F);
     Function *cloneFunctionBody(Function *F, const StructType *STy);
-    void updateCallSites(Function *F, Function *NF);
+    CallGraphNode *updateCallSites(Function *F, Function *NF);
   };
-
-  char SRETPromotion::ID = 0;
-  RegisterPass<SRETPromotion> X("sretpromotion",
-                               "Promote sret arguments to multiple ret values");
 }
 
+char SRETPromotion::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS(SRETPromotion, "sretpromotion",
+                "Promote sret arguments to multiple ret values", false, false)
+
 Pass *llvm::createStructRetPromotionPass() {
   return new SRETPromotion();
 }
 
-bool SRETPromotion::runOnSCC(const std::vector<CallGraphNode *> &SCC) {
+bool SRETPromotion::runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) {
   bool Changed = false;
 
-  for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e; ++i)
-    Changed |= PromoteReturn(SCC[i]);
+  for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I)
+    if (CallGraphNode *NewNode = PromoteReturn(*I)) {
+      SCC.ReplaceNode(*I, NewNode);
+      Changed = true;
+    }
 
   return Changed;
 }
 
 /// PromoteReturn - This method promotes function that uses StructRet paramater 
-/// into a function that uses mulitple return value.
-bool SRETPromotion::PromoteReturn(CallGraphNode *CGN) {
+/// into a function that uses multiple return values.
+CallGraphNode *SRETPromotion::PromoteReturn(CallGraphNode *CGN) {
   Function *F = CGN->getFunction();
 
-  // Make sure that it is local to this module.
-  if (!F || !F->hasInternalLinkage())
-    return false;
+  if (!F || F->isDeclaration() || !F->hasLocalLinkage())
+    return 0;
 
   // Make sure that function returns struct.
   if (F->arg_size() == 0 || !F->hasStructRetAttr() || F->doesNotReturn())
-    return false;
+    return 0;
+
+  DEBUG(dbgs() << "SretPromotion: Looking at sret function " 
+        << F->getName() << "\n");
 
-  assert (F->getReturnType() == Type::VoidTy && "Invalid function return type");
+  assert(F->getReturnType()->isVoidTy() && "Invalid function return type");
   Function::arg_iterator AI = F->arg_begin();
   const llvm::PointerType *FArgType = dyn_cast<PointerType>(AI->getType());
-  assert (FArgType && "Invalid sret paramater type");
+  assert(FArgType && "Invalid sret parameter type");
   const llvm::StructType *STy = 
     dyn_cast<StructType>(FArgType->getElementType());
-  assert (STy && "Invalid sret parameter element type");
+  assert(STy && "Invalid sret parameter element type");
 
   // Check if it is ok to perform this promotion.
   if (isSafeToUpdateAllCallers(F) == false) {
-    NumRejectedSRETUses++;
-    return false;
+    DEBUG(dbgs() << "SretPromotion: Not all callers can be updated\n");
+    ++NumRejectedSRETUses;
+    return 0;
   }
 
+  DEBUG(dbgs() << "SretPromotion: sret argument will be promoted\n");
+  ++NumSRET;
   // [1] Replace use of sret parameter 
-  AllocaInst *TheAlloca = new AllocaInst (STy, NULL, "mrv", 
-                                          F->getEntryBlock().begin());
+  AllocaInst *TheAlloca = new AllocaInst(STy, NULL, "mrv", 
+                                         F->getEntryBlock().begin());
   Value *NFirstArg = F->arg_begin();
   NFirstArg->replaceAllUsesWith(TheAlloca);
 
   // [2] Find and replace ret instructions
-  SmallVector<Value *,4> RetVals;
   for (Function::iterator FI = F->begin(), FE = F->end();  FI != FE; ++FI) 
     for(BasicBlock::iterator BI = FI->begin(), BE = FI->end(); BI != BE; ) {
       Instruction *I = BI;
       ++BI;
       if (isa<ReturnInst>(I)) {
-        RetVals.clear();
-        for (unsigned idx = 0; idx < STy->getNumElements(); ++idx) {
-          SmallVector<Value*, 2> GEPIdx;
-          GEPIdx.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
-          GEPIdx.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, idx));
-          Value *NGEPI = new GetElementPtrInst(TheAlloca, GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
-                                               "mrv.gep", I);
-          Value *NV = new LoadInst(NGEPI, "mrv.ld", I);
-          RetVals.push_back(NV);
-        }
-    
-        ReturnInst *NR = new ReturnInst(&RetVals[0], RetVals.size(), I);
+        Value *NV = new LoadInst(TheAlloca, "mrv.ld", I);
+        ReturnInst *NR = ReturnInst::Create(F->getContext(), NV, I);
         I->replaceAllUsesWith(NR);
         I->eraseFromParent();
       }
@@ -129,14 +135,16 @@ bool SRETPromotion::PromoteReturn(CallGraphNode *CGN) {
   Function *NF = cloneFunctionBody(F, STy);
 
   // [4] Update all call sites to use new function
-  updateCallSites(F, NF);
+  CallGraphNode *NF_CFN = updateCallSites(F, NF);
 
-  F->eraseFromParent();
-  getAnalysis<CallGraph>().changeFunction(F, NF);
-  return true;
+  CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraph>();
+  NF_CFN->stealCalledFunctionsFrom(CG[F]);
+
+  delete CG.removeFunctionFromModule(F);
+  return NF_CFN;
 }
 
-  // Check if it is ok to perform this promotion.
+// Check if it is ok to perform this promotion.
 bool SRETPromotion::isSafeToUpdateAllCallers(Function *F) {
 
   if (F->use_empty())
@@ -145,9 +153,14 @@ bool SRETPromotion::isSafeToUpdateAllCallers(Function *F) {
 
   for (Value::use_iterator FnUseI = F->use_begin(), FnUseE = F->use_end();
        FnUseI != FnUseE; ++FnUseI) {
-
-    CallSite CS = CallSite::get(*FnUseI);
+    // The function is passed in as an argument to (possibly) another function,
+    // we can't change it!
+    CallSite CS(*FnUseI);
     Instruction *Call = CS.getInstruction();
+    // The function is used by something else than a call or invoke instruction,
+    // we can't change it!
+    if (!Call || !CS.isCallee(FnUseI))
+      return false;
     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
     Value *FirstArg = *AI;
 
@@ -157,19 +170,23 @@ bool SRETPromotion::isSafeToUpdateAllCallers(Function *F) {
     // Check FirstArg's users.
     for (Value::use_iterator ArgI = FirstArg->use_begin(), 
            ArgE = FirstArg->use_end(); ArgI != ArgE; ++ArgI) {
-
+      User *U = *ArgI;
       // If FirstArg user is a CallInst that does not correspond to current
       // call site then this function F is not suitable for sret promotion.
-      if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(ArgI)) {
+      if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
         if (CI != Call)
           return false;
       }
       // If FirstArg user is a GEP whose all users are not LoadInst then
       // this function F is not suitable for sret promotion.
-      else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ArgI)) {
+      else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
+        // TODO : Use dom info and insert PHINodes to collect get results
+        // from multiple call sites for this GEP.
+        if (GEP->getParent() != Call->getParent())
+          return false;
         for (Value::use_iterator GEPI = GEP->use_begin(), GEPE = GEP->use_end();
              GEPI != GEPE; ++GEPI) 
-          if (!isa<LoadInst>(GEPI))
+          if (!isa<LoadInst>(*GEPI))
             return false;
       } 
       // Any other FirstArg users make this function unsuitable for sret 
@@ -191,31 +208,38 @@ Function *SRETPromotion::cloneFunctionBody(Function *F,
   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
   std::vector<const Type*> Params;
 
-  // ParamAttrs - Keep track of the parameter attributes for the arguments.
-  ParamAttrsVector ParamAttrsVec;
-  const ParamAttrsList *PAL = F->getParamAttrs();
+  // Attributes - Keep track of the parameter attributes for the arguments.
+  SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
+  const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
 
   // Add any return attributes.
-  if (ParameterAttributes attrs = PAL ? PAL->getParamAttrs(0) : ParamAttr::None)
-    ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, attrs));
+  if (Attributes attrs = PAL.getRetAttributes())
+    AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, attrs));
 
   // Skip first argument.
   Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
   ++I;
-  unsigned ParamIndex = 1; // 0th parameter attribute is reserved for return type.
+  // 0th parameter attribute is reserved for return type.
+  // 1th parameter attribute is for first 1st sret argument.
+  unsigned ParamIndex = 2; 
   while (I != E) {
     Params.push_back(I->getType());
-    if (ParameterAttributes attrs = PAL ? PAL->getParamAttrs(ParamIndex) : 
-        ParamAttr::None)
-      ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Params.size(), attrs));
+    if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(ParamIndex))
+      AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(ParamIndex - 1, Attrs));
     ++I;
     ++ParamIndex;
   }
 
+  // Add any fn attributes.
+  if (Attributes attrs = PAL.getFnAttributes())
+    AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, attrs));
+
+
   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(STy, Params, FTy->isVarArg());
-  Function *NF = new Function(NFTy, F->getLinkage(), F->getName());
-  NF->setCallingConv(F->getCallingConv());
-  NF->setParamAttrs(ParamAttrsList::get(ParamAttrsVec));
+  Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
+  NF->takeName(F);
+  NF->copyAttributesFrom(F);
+  NF->setAttributes(AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end()));
   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
 
@@ -225,85 +249,104 @@ Function *SRETPromotion::cloneFunctionBody(Function *F,
   Function::arg_iterator NI = NF->arg_begin();
   ++I;
   while (I != E) {
-      I->replaceAllUsesWith(NI);
-      NI->takeName(I);
-      ++I;
-      ++NI;
+    I->replaceAllUsesWith(NI);
+    NI->takeName(I);
+    ++I;
+    ++NI;
   }
 
   return NF;
 }
 
 /// updateCallSites - Update all sites that call F to use NF.
-void SRETPromotion::updateCallSites(Function *F, Function *NF) {
-
+CallGraphNode *SRETPromotion::updateCallSites(Function *F, Function *NF) {
+  CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraph>();
   SmallVector<Value*, 16> Args;
 
-  // ParamAttrs - Keep track of the parameter attributes for the arguments.
-  ParamAttrsVector ParamAttrsVec;
+  // Attributes - Keep track of the parameter attributes for the arguments.
+  SmallVector<AttributeWithIndex, 8> ArgAttrsVec;
 
-  for (Value::use_iterator FUI = F->use_begin(), FUE = F->use_end(); FUI != FUE;) {
-    CallSite CS = CallSite::get(*FUI);
-    ++FUI;
+  // Get a new callgraph node for NF.
+  CallGraphNode *NF_CGN = CG.getOrInsertFunction(NF);
+
+  while (!F->use_empty()) {
+    CallSite CS(*F->use_begin());
     Instruction *Call = CS.getInstruction();
 
-    const ParamAttrsList *PAL = F->getParamAttrs();
+    const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
     // Add any return attributes.
-    if (ParameterAttributes attrs = PAL ? PAL->getParamAttrs(0) : ParamAttr::None)
-      ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, attrs));
+    if (Attributes attrs = PAL.getRetAttributes())
+      ArgAttrsVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, attrs));
 
     // Copy arguments, however skip first one.
     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), AE = CS.arg_end();
     Value *FirstCArg = *AI;
     ++AI;
-    unsigned ParamIndex = 1; // 0th parameter attribute is reserved for return type.
+    // 0th parameter attribute is reserved for return type.
+    // 1th parameter attribute is for first 1st sret argument.
+    unsigned ParamIndex = 2; 
     while (AI != AE) {
       Args.push_back(*AI); 
-      if (ParameterAttributes Attrs = PAL ? PAL->getParamAttrs(ParamIndex) :
-          ParamAttr::None)
-        ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
+      if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(ParamIndex))
+        ArgAttrsVec.push_back(AttributeWithIndex::get(ParamIndex - 1, Attrs));
       ++ParamIndex;
       ++AI;
     }
 
+    // Add any function attributes.
+    if (Attributes attrs = PAL.getFnAttributes())
+      ArgAttrsVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, attrs));
+    
+    AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(ArgAttrsVec.begin(), ArgAttrsVec.end());
+    
     // Build new call instruction.
     Instruction *New;
     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
-      New = new InvokeInst(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
-                           Args.begin(), Args.end(), "", Call);
+      New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
+                               Args.begin(), Args.end(), "", Call);
       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
-      cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(ParamAttrsList::get(ParamAttrsVec));
+      cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewPAL);
     } else {
-      New = new CallInst(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
+      New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
-      cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(ParamAttrsList::get(ParamAttrsVec));
+      cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewPAL);
       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
     }
     Args.clear();
-    ParamAttrsVec.clear();
+    ArgAttrsVec.clear();
     New->takeName(Call);
 
-    // Update all users of sret parameter to extract value using getresult.
+    // Update the callgraph to know that the callsite has been transformed.
+    CallGraphNode *CalleeNode = CG[Call->getParent()->getParent()];
+    CalleeNode->removeCallEdgeFor(Call);
+    CalleeNode->addCalledFunction(New, NF_CGN);
+    
+    // Update all users of sret parameter to extract value using extractvalue.
     for (Value::use_iterator UI = FirstCArg->use_begin(), 
            UE = FirstCArg->use_end(); UI != UE; ) {
       User *U2 = *UI++;
       CallInst *C2 = dyn_cast<CallInst>(U2);
       if (C2 && (C2 == Call))
         continue;
-      else if (GetElementPtrInst *UGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U2)) {
-        Value *GR = new GetResultInst(New, 5, "xxx", UGEP);
-        for (Value::use_iterator GI = UGEP->use_begin(),
-               GE = UGEP->use_end(); GI != GE; ++GI) {
-          if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(*GI)) {
-            L->replaceAllUsesWith(GR);
-            L->eraseFromParent();
-          }
-        }
-        UGEP->eraseFromParent();
+      
+      GetElementPtrInst *UGEP = cast<GetElementPtrInst>(U2);
+      ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(UGEP->getOperand(2));
+      Value *GR = ExtractValueInst::Create(New, Idx->getZExtValue(),
+                                           "evi", UGEP);
+      while(!UGEP->use_empty()) {
+        // isSafeToUpdateAllCallers has checked that all GEP uses are
+        // LoadInsts
+        LoadInst *L = cast<LoadInst>(*UGEP->use_begin());
+        L->replaceAllUsesWith(GR);
+        L->eraseFromParent();
       }
-      else assert( 0 && "Unexpected sret parameter use");
+      UGEP->eraseFromParent();
+      continue;
     }
     Call->eraseFromParent();
   }
+  
+  return NF_CGN;
 }
+