6443dd4f47a65be7800d60c5179568ca0afeb995
[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/LLVMContext.h"
28 #include "llvm/Module.h"
29 #include "llvm/Pass.h"
30 #include "llvm/Support/CallSite.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
36 #include <map>
37 #include <set>
38 using namespace llvm;
39
40 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
41 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
42
43 namespace {
44   /// DAE - The dead argument elimination pass.
45   ///
46   class DAE : public ModulePass {
47   public:
48
49     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
50     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
51     /// interchangably.
52     struct RetOrArg {
53       RetOrArg(const Function *F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
54                IsArg(IsArg) {}
55       const Function *F;
56       unsigned Idx;
57       bool IsArg;
58
59       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
60       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
61         if (F != O.F)
62           return F < O.F;
63         else if (Idx != O.Idx)
64           return Idx < O.Idx;
65         else
66           return IsArg < O.IsArg;
67       }
68
69       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
70       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
71         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
72       }
73
74       std::string getDescription() const {
75         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #"))
76                + utostr(Idx) + " of function " + F->getNameStr();
77       }
78     };
79
80     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
81     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
82     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
83     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
84     /// thus become dead in the end.
85     enum Liveness { Live, MaybeLive };
86
87     /// Convenience wrapper
88     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
89       return RetOrArg(F, Idx, false);
90     }
91     /// Convenience wrapper
92     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
93       return RetOrArg(F, Idx, true);
94     }
95
96     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
97     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
98     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
99     /// when any of its users is marked live.
100     /// For example (indices are left out for clarity):
101     ///  - Uses[ret F] = ret G
102     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
103     ///  - Uses[arg F] = ret G
104     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
105     ///    argument to F.
106     ///  - Uses[ret F] = arg F
107     ///    This means that F returns one of its own arguments.
108     ///  - Uses[arg F] = arg G
109     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
110     ///    directly to F.
111     UseMap Uses;
112
113     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
114     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
115
116     /// This set contains all values that have been determined to be live.
117     LiveSet LiveValues;
118     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
119     LiveFuncSet LiveFunctions;
120
121     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
122
123   public:
124     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
125     DAE() : ModulePass(&ID) {}
126     bool runOnModule(Module &M);
127
128     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
129
130   private:
131     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
132     Liveness SurveyUse(Value::const_use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
133                        unsigned RetValNum = 0);
134     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
135
136     void SurveyFunction(const Function &F);
137     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
138                    const UseVector &MaybeLiveUses);
139     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
140     void MarkLive(const Function &F);
141     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
142     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
143     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
144   };
145 }
146
147
148 char DAE::ID = 0;
149 static RegisterPass<DAE>
150 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
151
152 namespace {
153   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
154   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
155   /// by bugpoint.
156   struct DAH : public DAE {
157     static char ID;
158     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
159   };
160 }
161
162 char DAH::ID = 0;
163 static RegisterPass<DAH>
164 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
165
166 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
167 /// which are not used by the body of the function.
168 ///
169 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
170 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
171
172 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
173 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
174 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
175   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
176   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
177
178   // Ensure that the function is only directly called.
179   if (Fn.hasAddressTaken())
180     return false;
181
182   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
183   // looking for calls to llvm.vastart.
184   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
185     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
186       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
187         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
188           return false;
189       }
190     }
191   }
192
193   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
194   // remove the "..." and adjust all the calls.
195
196   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
197   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
198   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
199
200   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
201   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
202                                                 Params, false);
203   unsigned NumArgs = Params.size();
204
205   // Create the new function body and insert it into the module...
206   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
207   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
208   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
209   NF->takeName(&Fn);
210
211   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
212   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
213   //
214   std::vector<Value*> Args;
215   while (!Fn.use_empty()) {
216     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
217     Instruction *Call = CS.getInstruction();
218
219     // Pass all the same arguments.
220     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
221
222     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
223     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
224     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
225       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
226       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
227         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
228       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes())
229         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
230       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
231     }
232
233     Instruction *New;
234     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
235       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
236                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
237       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
238       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
239     } else {
240       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
241       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
242       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
243       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
244         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
245     }
246     if (MDNode *N = Call->getDbgMetadata())
247       New->setDbgMetadata(N);
248
249     Args.clear();
250
251     if (!Call->use_empty())
252       Call->replaceAllUsesWith(New);
253
254     New->takeName(Call);
255
256     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
257     // F.
258     Call->eraseFromParent();
259   }
260
261   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
262   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
263   // function empty.
264   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
265
266   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
267   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
268   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
269   //
270   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
271        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
272     // Move the name and users over to the new version.
273     I->replaceAllUsesWith(I2);
274     I2->takeName(I);
275   }
276
277   // Finally, nuke the old function.
278   Fn.eraseFromParent();
279   return true;
280 }
281
282 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
283 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
284 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
285 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
286   if (F->getReturnType()->isVoidTy())
287     return 0;
288   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
289     return STy->getNumElements();
290   else
291     return 1;
292 }
293
294 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
295 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
296 /// liveness of Use.
297 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
298   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
299   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
300     return Live;
301
302   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
303   // Use becomes live.
304   MaybeLiveUses.push_back(Use);
305   return MaybeLive;
306 }
307
308
309 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
310 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
311 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
312 ///
313 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
314 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
315 /// it at 0.
316 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::const_use_iterator U,
317                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
318     const User *V = *U;
319     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
320       // The value is returned from a function. It's only live when the
321       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
322       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
323       // orginal Use.
324       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
325       // We might be live, depending on the liveness of Use.
326       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
327     }
328     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
329       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
330           && IV->hasIndices())
331         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
332         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
333         // value, only index at which we were inserted counts.
334         RetValNum = *IV->idx_begin();
335
336       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
337       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
338
339       Liveness Result = MaybeLive;
340       for (Value::const_use_iterator I = IV->use_begin(),
341            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
342         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
343         if (Result == Live)
344           break;
345       }
346       return Result;
347     }
348
349     if (ImmutableCallSite CS = V) {
350       const Function *F = CS.getCalledFunction();
351       if (F) {
352         // Used in a direct call.
353
354         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
355         // argument, since if it was the function argument this would be an
356         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
357         // label type (for the invoke instruction).
358         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
359
360         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
361           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
362           return Live;
363
364         assert(CS.getArgument(ArgNo)
365                == CS->getOperand(U.getOperandNo())
366                && "Argument is not where we expected it");
367
368         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
369         // argument to the called function turns out live.
370         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
371         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
372       }
373     }
374     // Used in any other way? Value must be live.
375     return Live;
376 }
377
378 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
379 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
380 ///
381 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
382 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
383 /// be ignored (since it might not be complete).
384 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
385   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
386   Liveness Result = MaybeLive;
387   // Check each use.
388   for (Value::const_use_iterator I = V->use_begin(),
389        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
390     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
391     if (Result == Live)
392       break;
393   }
394   return Result;
395 }
396
397 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
398 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
399 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
400 // map.
401 //
402 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
403 // well as arguments to functions which have their "address taken".
404 //
405 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
406   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
407   // Assume all return values are dead
408   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
409   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
410
411   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
412   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
413   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
414   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
415   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
416
417   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
418     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
419       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
420           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
421         // We don't support old style multiple return values.
422         MarkLive(F);
423         return;
424       }
425
426   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
427     MarkLive(F);
428     return;
429   }
430
431   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
432   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
433   // of them turn out to be live.
434   unsigned NumLiveRetVals = 0;
435   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
436   // Loop all uses of the function.
437   for (Value::const_use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end();
438        I != E; ++I) {
439     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
440     // taken.
441     ImmutableCallSite CS(*I);
442     if (!CS || !CS.isCallee(I)) {
443       MarkLive(F);
444       return;
445     }
446
447     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
448     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
449     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
450       MarkLive(F);
451       return;
452     }
453
454     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
455
456     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
457     // bother checking return values if all of them are live already.
458     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
459       if (STy) {
460         // Check all uses of the return value.
461         for (Value::const_use_iterator I = TheCall->use_begin(),
462              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
463           const ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
464           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
465             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
466             // that part and store the results for this index only.
467             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
468             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
469               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
470               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
471                 NumLiveRetVals++;
472             }
473           } else {
474             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
475             // values as live.
476             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
477               RetValLiveness[i] = Live;
478             NumLiveRetVals = RetCount;
479             break;
480           }
481         }
482       } else {
483         // Single return value
484         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
485         if (RetValLiveness[0] == Live)
486           NumLiveRetVals = RetCount;
487       }
488     }
489   }
490
491   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
492   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
493     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
494
495   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
496
497   // Now, check all of our arguments.
498   unsigned i = 0;
499   UseVector MaybeLiveArgUses;
500   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
501        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
502     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
503     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
504     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
505     // Mark the result.
506     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
507     // Clear the vector again for the next iteration.
508     MaybeLiveArgUses.clear();
509   }
510 }
511
512 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
513 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
514 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
515 /// live later on.
516 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
517                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
518   switch (L) {
519     case Live: MarkLive(RA); break;
520     case MaybeLive:
521     {
522       // Note any uses of this value, so this return value can be
523       // marked live whenever one of the uses becomes live.
524       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
525            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
526         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
527       break;
528     }
529   }
530 }
531
532 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
533 /// changed in any way. Additionally,
534 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
535 /// values (according to Uses) live as well.
536 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
537   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
538     // Mark the function as live.
539     LiveFunctions.insert(&F);
540     // Mark all arguments as live.
541     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
542       PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
543     // Mark all return values as live.
544     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
545       PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
546 }
547
548 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
549 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
550 /// well.
551 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
552   if (LiveFunctions.count(RA.F))
553     return; // Function was already marked Live.
554
555   if (!LiveValues.insert(RA).second)
556     return; // We were already marked Live.
557
558   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
559   PropagateLiveness(RA);
560 }
561
562 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
563 /// to any other values it uses (according to Uses).
564 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
565   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
566   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
567   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
568   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
569   UseMap::iterator E = Uses.end();
570   UseMap::iterator I;
571   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
572     MarkLive(I->second);
573
574   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
575   // after the loop).
576   Uses.erase(Begin, I);
577 }
578
579 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
580 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
581 // the function to not have these arguments and return values.
582 //
583 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
584   // Don't modify fully live functions
585   if (LiveFunctions.count(F))
586     return false;
587
588   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
589   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
590   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
591   std::vector<const Type*> Params;
592
593   // Set up to build a new list of parameter attributes.
594   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
595   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
596
597   // The existing function return attributes.
598   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
599   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
600
601   // Find out the new return value.
602
603   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
604   const Type *NRetTy = NULL;
605   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
606
607   // -1 means unused, other numbers are the new index
608   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
609   std::vector<const Type*> RetTypes;
610   if (RetTy->isVoidTy()) {
611     NRetTy = RetTy;
612   } else {
613     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
614     if (STy)
615       // Look at each of the original return values individually.
616       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
617         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
618         if (LiveValues.erase(Ret)) {
619           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
620           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
621         } else {
622           ++NumRetValsEliminated;
623           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
624                 << F->getName() << "\n");
625         }
626       }
627     else
628       // We used to return a single value.
629       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
630         RetTypes.push_back(RetTy);
631         NewRetIdxs[0] = 0;
632       } else {
633         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
634               << "\n");
635         ++NumRetValsEliminated;
636       }
637     if (RetTypes.size() > 1)
638       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
639       // to return a struct and didn't change the number of return values,
640       // return a struct again. This prevents changing {something} into
641       // something and {} into void.
642       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
643       // already.
644       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
645     else if (RetTypes.size() == 1)
646       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
647       // return a struct with that simple value before.
648       NRetTy = RetTypes.front();
649     else if (RetTypes.size() == 0)
650       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
651       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
652   }
653
654   assert(NRetTy && "No new return type found?");
655
656   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
657   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
658   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
659   // required when new return value attributes are added.
660   if (NRetTy->isVoidTy())
661     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
662   else
663     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0
664            && "Return attributes no longer compatible?");
665
666   if (RAttrs)
667     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
668
669   // Remember which arguments are still alive.
670   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
671   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
672   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
673   // attribute, since that belongs to the return value.
674   unsigned i = 0;
675   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
676        I != E; ++I, ++i) {
677     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
678     if (LiveValues.erase(Arg)) {
679       Params.push_back(I->getType());
680       ArgAlive[i] = true;
681
682       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
683       // for the return value.
684       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
685         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
686     } else {
687       ++NumArgumentsEliminated;
688       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
689             << ") from " << F->getName() << "\n");
690     }
691   }
692
693   if (FnAttrs != Attribute::None)
694     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
695
696   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
697   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
698                                         AttributesVec.end());
699
700   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
701   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
702
703   // No change?
704   if (NFTy == FTy)
705     return false;
706
707   // Create the new function body and insert it into the module...
708   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
709   NF->copyAttributesFrom(F);
710   NF->setAttributes(NewPAL);
711   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
712   // it again.
713   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
714   NF->takeName(F);
715
716   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
717   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
718   //
719   std::vector<Value*> Args;
720   while (!F->use_empty()) {
721     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
722     Instruction *Call = CS.getInstruction();
723
724     AttributesVec.clear();
725     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
726
727     // The call return attributes.
728     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
729     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
730     // Adjust in case the function was changed to return void.
731     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
732     if (RAttrs)
733       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
734
735     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
736     // loop, which loops the varargs.
737     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
738     unsigned i = 0;
739     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
740     // original function, and add those that are still alive.
741     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
742       if (ArgAlive[i]) {
743         Args.push_back(*I);
744         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
745         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
746           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
747       }
748
749     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
750     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
751       Args.push_back(*I);
752       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
753         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
754     }
755
756     if (FnAttrs != Attribute::None)
757       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
758
759     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
760     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
761                                               AttributesVec.end());
762
763     Instruction *New;
764     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
765       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
766                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
767       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
768       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
769     } else {
770       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
771       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
772       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
773       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
774         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
775     }
776     if (MDNode *N = Call->getDbgMetadata())
777       New->setDbgMetadata(N);
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()->isVoidTy()) {
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(RetTy->isStructTy() &&
792                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
793                " must have been a struct!");
794         Instruction *InsertPt = Call;
795         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
796           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
797           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
798           InsertPt = IP;
799         }
800
801         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
802         // uses of this struct, we will just rebuild it using
803         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
804         //
805         // Start out building up our return value from undef
806         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
807         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
808           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
809             Value *V;
810             if (RetTypes.size() > 1)
811               // We are still returning a struct, so extract the value from our
812               // return value
813               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
814                                            InsertPt);
815             else
816               // We are now returning a single element, so just insert that
817               V = New;
818             // Insert the value at the old position
819             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
820           }
821         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
822         // struct we built
823         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
824         New->takeName(Call);
825       }
826     }
827
828     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
829     // F.
830     Call->eraseFromParent();
831   }
832
833   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
834   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
835   // function empty.
836   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
837
838   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
839   // the new arguments, also transfering over the names as well.
840   i = 0;
841   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
842        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
843     if (ArgAlive[i]) {
844       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
845       // version.
846       I->replaceAllUsesWith(I2);
847       I2->takeName(I);
848       ++I2;
849     } else {
850       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
851       // (these are guaranteed to become unused later on).
852       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
853     }
854
855   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
856   // instructions.  Check this now.
857   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
858     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
859       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
860         Value *RetVal;
861
862         if (NFTy->getReturnType() == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
863           RetVal = 0;
864         } else {
865           assert (RetTy->isStructTy());
866           // The original return value was a struct, insert
867           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
868           // to return and insert them into our new result.
869           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
870           // clean that up.
871           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
872           // Start out building up our return value from undef
873           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
874           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
875             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
876               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
877                                                               "oldret", RI);
878               if (RetTypes.size() > 1) {
879                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
880                 // our new return value at the new index
881
882                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
883                                                  "newret", RI);
884               } else {
885                 // We are now only returning a simple value, so just return the
886                 // extracted value.
887                 RetVal = EV;
888               }
889             }
890         }
891         // Replace the return instruction with one returning the new return
892         // value (possibly 0 if we became void).
893         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
894         BB->getInstList().erase(RI);
895       }
896
897   // Now that the old function is dead, delete it.
898   F->eraseFromParent();
899
900   return true;
901 }
902
903 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
904   bool Changed = false;
905
906   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
907   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
908   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
909   // information computed while surveying other functions.
910   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
911   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
912     Function &F = *I++;
913     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
914       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
915   }
916
917   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
918   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
919   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
920   //
921   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
922   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
923     SurveyFunction(*I);
924
925   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
926   // turn.
927   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
928     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
929     // replaced by a new one).
930     Function *F = I++;
931     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
932   }
933   return Changed;
934 }