7202f50a362efcb93671dbc3a6e593b5e0cb0904
[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   protected:
124     // DAH uses this to specify a different ID.
125     explicit DAE(void *ID) : ModulePass(ID) {}
126
127   public:
128     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
129     DAE() : ModulePass(&ID) {}
130
131     bool runOnModule(Module &M);
132
133     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
134
135   private:
136     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
137     Liveness SurveyUse(Value::const_use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
138                        unsigned RetValNum = 0);
139     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
140
141     void SurveyFunction(const Function &F);
142     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
143                    const UseVector &MaybeLiveUses);
144     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
145     void MarkLive(const Function &F);
146     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
147     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
148     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
149   };
150 }
151
152
153 char DAE::ID = 0;
154 INITIALIZE_PASS(DAE, "deadargelim", "Dead Argument Elimination", false, false);
155
156 namespace {
157   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
158   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
159   /// by bugpoint.
160   struct DAH : public DAE {
161     static char ID;
162     DAH() : DAE(&ID) {}
163
164     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
165   };
166 }
167
168 char DAH::ID = 0;
169 INITIALIZE_PASS(DAH, "deadarghaX0r", 
170                 "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)",
171                 false, false);
172
173 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
174 /// which are not used by the body of the function.
175 ///
176 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
177 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
178
179 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
180 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
181 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
182   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
183   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
184
185   // Ensure that the function is only directly called.
186   if (Fn.hasAddressTaken())
187     return false;
188
189   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
190   // looking for calls to llvm.vastart.
191   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
192     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
193       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
194         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
195           return false;
196       }
197     }
198   }
199
200   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
201   // remove the "..." and adjust all the calls.
202
203   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
204   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
205   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
206
207   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
208   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
209                                                 Params, false);
210   unsigned NumArgs = Params.size();
211
212   // Create the new function body and insert it into the module...
213   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
214   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
215   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
216   NF->takeName(&Fn);
217
218   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
219   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
220   //
221   std::vector<Value*> Args;
222   while (!Fn.use_empty()) {
223     CallSite CS(Fn.use_back());
224     Instruction *Call = CS.getInstruction();
225
226     // Pass all the same arguments.
227     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin() + NumArgs);
228
229     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
230     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
231     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
232       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
233       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
234         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
235       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes())
236         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
237       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
238     }
239
240     Instruction *New;
241     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
242       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
243                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
244       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
245       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
246     } else {
247       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
248       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
249       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
250       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
251         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
252     }
253     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
254
255     Args.clear();
256
257     if (!Call->use_empty())
258       Call->replaceAllUsesWith(New);
259
260     New->takeName(Call);
261
262     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
263     // F.
264     Call->eraseFromParent();
265   }
266
267   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
268   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
269   // function empty.
270   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
271
272   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
273   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
274   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
275   //
276   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
277        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
278     // Move the name and users over to the new version.
279     I->replaceAllUsesWith(I2);
280     I2->takeName(I);
281   }
282
283   // Finally, nuke the old function.
284   Fn.eraseFromParent();
285   return true;
286 }
287
288 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
289 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
290 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
291 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
292   if (F->getReturnType()->isVoidTy())
293     return 0;
294   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
295     return STy->getNumElements();
296   else
297     return 1;
298 }
299
300 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
301 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
302 /// liveness of Use.
303 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
304   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
305   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
306     return Live;
307
308   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
309   // Use becomes live.
310   MaybeLiveUses.push_back(Use);
311   return MaybeLive;
312 }
313
314
315 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
316 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
317 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
318 ///
319 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
320 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
321 /// it at 0.
322 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::const_use_iterator U,
323                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
324     const User *V = *U;
325     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
326       // The value is returned from a function. It's only live when the
327       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
328       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
329       // orginal Use.
330       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
331       // We might be live, depending on the liveness of Use.
332       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
333     }
334     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
335       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
336           && IV->hasIndices())
337         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
338         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
339         // value, only index at which we were inserted counts.
340         RetValNum = *IV->idx_begin();
341
342       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
343       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
344
345       Liveness Result = MaybeLive;
346       for (Value::const_use_iterator I = IV->use_begin(),
347            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
348         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
349         if (Result == Live)
350           break;
351       }
352       return Result;
353     }
354
355     if (ImmutableCallSite CS = V) {
356       const Function *F = CS.getCalledFunction();
357       if (F) {
358         // Used in a direct call.
359
360         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
361         // argument, since if it was the function argument this would be an
362         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
363         // label type (for the invoke instruction).
364         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
365
366         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
367           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
368           return Live;
369
370         assert(CS.getArgument(ArgNo)
371                == CS->getOperand(U.getOperandNo())
372                && "Argument is not where we expected it");
373
374         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
375         // argument to the called function turns out live.
376         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
377         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
378       }
379     }
380     // Used in any other way? Value must be live.
381     return Live;
382 }
383
384 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
385 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
386 ///
387 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
388 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
389 /// be ignored (since it might not be complete).
390 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
391   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
392   Liveness Result = MaybeLive;
393   // Check each use.
394   for (Value::const_use_iterator I = V->use_begin(),
395        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
396     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
397     if (Result == Live)
398       break;
399   }
400   return Result;
401 }
402
403 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
404 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
405 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
406 // map.
407 //
408 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
409 // well as arguments to functions which have their "address taken".
410 //
411 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
412   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
413   // Assume all return values are dead
414   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
415   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
416
417   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
418   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
419   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
420   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
421   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
422
423   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
424     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
425       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
426           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
427         // We don't support old style multiple return values.
428         MarkLive(F);
429         return;
430       }
431
432   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
433     MarkLive(F);
434     return;
435   }
436
437   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
438   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
439   // of them turn out to be live.
440   unsigned NumLiveRetVals = 0;
441   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
442   // Loop all uses of the function.
443   for (Value::const_use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end();
444        I != E; ++I) {
445     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
446     // taken.
447     ImmutableCallSite CS(*I);
448     if (!CS || !CS.isCallee(I)) {
449       MarkLive(F);
450       return;
451     }
452
453     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
454     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
455     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
456       MarkLive(F);
457       return;
458     }
459
460     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
461
462     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
463     // bother checking return values if all of them are live already.
464     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
465       if (STy) {
466         // Check all uses of the return value.
467         for (Value::const_use_iterator I = TheCall->use_begin(),
468              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
469           const ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
470           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
471             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
472             // that part and store the results for this index only.
473             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
474             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
475               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
476               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
477                 NumLiveRetVals++;
478             }
479           } else {
480             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
481             // values as live.
482             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
483               RetValLiveness[i] = Live;
484             NumLiveRetVals = RetCount;
485             break;
486           }
487         }
488       } else {
489         // Single return value
490         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
491         if (RetValLiveness[0] == Live)
492           NumLiveRetVals = RetCount;
493       }
494     }
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   DEBUG(dbgs() << "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::const_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 Function as alive, meaning that it cannot be
539 /// changed in any way. Additionally,
540 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
541 /// values (according to Uses) live as well.
542 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
543   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
544   // Mark the function as live.
545   LiveFunctions.insert(&F);
546   // Mark all arguments as live.
547   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
548     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
549   // Mark all return values as live.
550   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
551     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
552 }
553
554 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
555 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
556 /// well.
557 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
558   if (LiveFunctions.count(RA.F))
559     return; // Function was already marked Live.
560
561   if (!LiveValues.insert(RA).second)
562     return; // We were already marked Live.
563
564   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
565   PropagateLiveness(RA);
566 }
567
568 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
569 /// to any other values it uses (according to Uses).
570 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
571   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
572   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
573   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
574   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
575   UseMap::iterator E = Uses.end();
576   UseMap::iterator I;
577   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
578     MarkLive(I->second);
579
580   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
581   // after the loop).
582   Uses.erase(Begin, I);
583 }
584
585 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
586 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
587 // the function to not have these arguments and return values.
588 //
589 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
590   // Don't modify fully live functions
591   if (LiveFunctions.count(F))
592     return false;
593
594   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
595   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
596   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
597   std::vector<const Type*> Params;
598
599   // Set up to build a new list of parameter attributes.
600   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
601   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
602
603   // The existing function return attributes.
604   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
605   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
606
607   // Find out the new return value.
608
609   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
610   const Type *NRetTy = NULL;
611   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
612
613   // -1 means unused, other numbers are the new index
614   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
615   std::vector<const Type*> RetTypes;
616   if (RetTy->isVoidTy()) {
617     NRetTy = RetTy;
618   } else {
619     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
620     if (STy)
621       // Look at each of the original return values individually.
622       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
623         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
624         if (LiveValues.erase(Ret)) {
625           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
626           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
627         } else {
628           ++NumRetValsEliminated;
629           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
630                 << F->getName() << "\n");
631         }
632       }
633     else
634       // We used to return a single value.
635       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
636         RetTypes.push_back(RetTy);
637         NewRetIdxs[0] = 0;
638       } else {
639         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
640               << "\n");
641         ++NumRetValsEliminated;
642       }
643     if (RetTypes.size() > 1)
644       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
645       // to return a struct and didn't change the number of return values,
646       // return a struct again. This prevents changing {something} into
647       // something and {} into void.
648       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
649       // already.
650       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
651     else if (RetTypes.size() == 1)
652       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
653       // return a struct with that simple value before.
654       NRetTy = RetTypes.front();
655     else if (RetTypes.size() == 0)
656       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
657       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
658   }
659
660   assert(NRetTy && "No new return type found?");
661
662   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
663   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
664   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
665   // required when new return value attributes are added.
666   if (NRetTy->isVoidTy())
667     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
668   else
669     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0
670            && "Return attributes no longer compatible?");
671
672   if (RAttrs)
673     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
674
675   // Remember which arguments are still alive.
676   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
677   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
678   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
679   // attribute, since that belongs to the return value.
680   unsigned i = 0;
681   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
682        I != E; ++I, ++i) {
683     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
684     if (LiveValues.erase(Arg)) {
685       Params.push_back(I->getType());
686       ArgAlive[i] = true;
687
688       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
689       // for the return value.
690       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
691         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
692     } else {
693       ++NumArgumentsEliminated;
694       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
695             << ") from " << F->getName() << "\n");
696     }
697   }
698
699   if (FnAttrs != Attribute::None)
700     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
701
702   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
703   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
704                                         AttributesVec.end());
705
706   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
707   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
708
709   // No change?
710   if (NFTy == FTy)
711     return false;
712
713   // Create the new function body and insert it into the module...
714   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
715   NF->copyAttributesFrom(F);
716   NF->setAttributes(NewPAL);
717   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
718   // it again.
719   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
720   NF->takeName(F);
721
722   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
723   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
724   //
725   std::vector<Value*> Args;
726   while (!F->use_empty()) {
727     CallSite CS(F->use_back());
728     Instruction *Call = CS.getInstruction();
729
730     AttributesVec.clear();
731     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
732
733     // The call return attributes.
734     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
735     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
736     // Adjust in case the function was changed to return void.
737     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
738     if (RAttrs)
739       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
740
741     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
742     // loop, which loops the varargs.
743     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
744     unsigned i = 0;
745     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
746     // original function, and add those that are still alive.
747     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
748       if (ArgAlive[i]) {
749         Args.push_back(*I);
750         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
751         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
752           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
753       }
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 (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
759         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
760     }
761
762     if (FnAttrs != Attribute::None)
763       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
764
765     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
766     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
767                                               AttributesVec.end());
768
769     Instruction *New;
770     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
771       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
772                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
773       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
774       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
775     } else {
776       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
777       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
778       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
779       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
780         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
781     }
782     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
783
784     Args.clear();
785
786     if (!Call->use_empty()) {
787       if (New->getType() == Call->getType()) {
788         // Return type not changed? Just replace users then.
789         Call->replaceAllUsesWith(New);
790         New->takeName(Call);
791       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
792         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
793         // Replace by null for now.
794         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
795       } else {
796         assert(RetTy->isStructTy() &&
797                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
798                " must have been a struct!");
799         Instruction *InsertPt = Call;
800         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
801           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
802           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
803           InsertPt = IP;
804         }
805
806         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
807         // uses of this struct, we will just rebuild it using
808         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
809         //
810         // Start out building up our return value from undef
811         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
812         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
813           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
814             Value *V;
815             if (RetTypes.size() > 1)
816               // We are still returning a struct, so extract the value from our
817               // return value
818               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
819                                            InsertPt);
820             else
821               // We are now returning a single element, so just insert that
822               V = New;
823             // Insert the value at the old position
824             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
825           }
826         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
827         // struct we built
828         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
829         New->takeName(Call);
830       }
831     }
832
833     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
834     // F.
835     Call->eraseFromParent();
836   }
837
838   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
839   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
840   // function empty.
841   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
842
843   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
844   // the new arguments, also transfering over the names as well.
845   i = 0;
846   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
847        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
848     if (ArgAlive[i]) {
849       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
850       // version.
851       I->replaceAllUsesWith(I2);
852       I2->takeName(I);
853       ++I2;
854     } else {
855       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
856       // (these are guaranteed to become unused later on).
857       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
858     }
859
860   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
861   // instructions.  Check this now.
862   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
863     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
864       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
865         Value *RetVal;
866
867         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
868           RetVal = 0;
869         } else {
870           assert (RetTy->isStructTy());
871           // The original return value was a struct, insert
872           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
873           // to return and insert them into our new result.
874           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
875           // clean that up.
876           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
877           // Start out building up our return value from undef
878           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
879           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
880             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
881               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
882                                                               "oldret", RI);
883               if (RetTypes.size() > 1) {
884                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
885                 // our new return value at the new index
886
887                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
888                                                  "newret", RI);
889               } else {
890                 // We are now only returning a simple value, so just return the
891                 // extracted value.
892                 RetVal = EV;
893               }
894             }
895         }
896         // Replace the return instruction with one returning the new return
897         // value (possibly 0 if we became void).
898         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
899         BB->getInstList().erase(RI);
900       }
901
902   // Now that the old function is dead, delete it.
903   F->eraseFromParent();
904
905   return true;
906 }
907
908 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
909   bool Changed = false;
910
911   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
912   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
913   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
914   // information computed while surveying other functions.
915   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
916   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
917     Function &F = *I++;
918     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
919       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
920   }
921
922   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
923   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
924   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
925   //
926   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
927   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
928     SurveyFunction(*I);
929
930   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
931   // turn.
932   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
933     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
934     // replaced by a new one).
935     Function *F = I++;
936     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
937   }
938   return Changed;
939 }