Get rid of static constructors for pass registration. Instead, every pass exposes...
[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(char &ID) : ModulePass(ID) {}
126
127   public:
128     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
129     DAE() : ModulePass(ID) {
130       initializeDAEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
131     }
132
133     bool runOnModule(Module &M);
134
135     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
136
137   private:
138     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
139     Liveness SurveyUse(Value::const_use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
140                        unsigned RetValNum = 0);
141     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
142
143     void SurveyFunction(const Function &F);
144     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
145                    const UseVector &MaybeLiveUses);
146     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
147     void MarkLive(const Function &F);
148     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
149     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
150     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
151   };
152 }
153
154
155 char DAE::ID = 0;
156 INITIALIZE_PASS(DAE, "deadargelim", "Dead Argument Elimination", false, false)
157
158 namespace {
159   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
160   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
161   /// by bugpoint.
162   struct DAH : public DAE {
163     static char ID;
164     DAH() : DAE(ID) {}
165
166     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
167   };
168 }
169
170 char DAH::ID = 0;
171 INITIALIZE_PASS(DAH, "deadarghaX0r", 
172                 "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)",
173                 false, false)
174
175 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
176 /// which are not used by the body of the function.
177 ///
178 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
179 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
180
181 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
182 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
183 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
184   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
185   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
186
187   // Ensure that the function is only directly called.
188   if (Fn.hasAddressTaken())
189     return false;
190
191   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
192   // looking for calls to llvm.vastart.
193   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
194     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
195       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
196         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
197           return false;
198       }
199     }
200   }
201
202   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
203   // remove the "..." and adjust all the calls.
204
205   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
206   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
207   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
208
209   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
210   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
211                                                 Params, false);
212   unsigned NumArgs = Params.size();
213
214   // Create the new function body and insert it into the module...
215   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
216   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
217   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
218   NF->takeName(&Fn);
219
220   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
221   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
222   //
223   std::vector<Value*> Args;
224   while (!Fn.use_empty()) {
225     CallSite CS(Fn.use_back());
226     Instruction *Call = CS.getInstruction();
227
228     // Pass all the same arguments.
229     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin() + NumArgs);
230
231     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
232     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
233     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
234       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
235       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
236         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
237       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes())
238         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
239       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
240     }
241
242     Instruction *New;
243     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
244       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
245                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
246       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
247       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
248     } else {
249       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
250       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
251       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
252       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
253         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
254     }
255     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
256
257     Args.clear();
258
259     if (!Call->use_empty())
260       Call->replaceAllUsesWith(New);
261
262     New->takeName(Call);
263
264     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
265     // F.
266     Call->eraseFromParent();
267   }
268
269   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
270   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
271   // function empty.
272   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
273
274   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
275   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
276   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
277   //
278   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
279        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
280     // Move the name and users over to the new version.
281     I->replaceAllUsesWith(I2);
282     I2->takeName(I);
283   }
284
285   // Finally, nuke the old function.
286   Fn.eraseFromParent();
287   return true;
288 }
289
290 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
291 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
292 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
293 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
294   if (F->getReturnType()->isVoidTy())
295     return 0;
296   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
297     return STy->getNumElements();
298   else
299     return 1;
300 }
301
302 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
303 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
304 /// liveness of Use.
305 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
306   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
307   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
308     return Live;
309
310   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
311   // Use becomes live.
312   MaybeLiveUses.push_back(Use);
313   return MaybeLive;
314 }
315
316
317 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
318 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
319 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
320 ///
321 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
322 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
323 /// it at 0.
324 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::const_use_iterator U,
325                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
326     const User *V = *U;
327     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
328       // The value is returned from a function. It's only live when the
329       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
330       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
331       // orginal Use.
332       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
333       // We might be live, depending on the liveness of Use.
334       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
335     }
336     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
337       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
338           && IV->hasIndices())
339         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
340         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
341         // value, only index at which we were inserted counts.
342         RetValNum = *IV->idx_begin();
343
344       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
345       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
346
347       Liveness Result = MaybeLive;
348       for (Value::const_use_iterator I = IV->use_begin(),
349            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
350         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
351         if (Result == Live)
352           break;
353       }
354       return Result;
355     }
356
357     if (ImmutableCallSite CS = V) {
358       const Function *F = CS.getCalledFunction();
359       if (F) {
360         // Used in a direct call.
361
362         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
363         // argument, since if it was the function argument this would be an
364         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
365         // label type (for the invoke instruction).
366         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
367
368         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
369           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
370           return Live;
371
372         assert(CS.getArgument(ArgNo)
373                == CS->getOperand(U.getOperandNo())
374                && "Argument is not where we expected it");
375
376         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
377         // argument to the called function turns out live.
378         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
379         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
380       }
381     }
382     // Used in any other way? Value must be live.
383     return Live;
384 }
385
386 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
387 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
388 ///
389 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
390 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
391 /// be ignored (since it might not be complete).
392 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
393   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
394   Liveness Result = MaybeLive;
395   // Check each use.
396   for (Value::const_use_iterator I = V->use_begin(),
397        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
398     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
399     if (Result == Live)
400       break;
401   }
402   return Result;
403 }
404
405 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
406 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
407 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
408 // map.
409 //
410 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
411 // well as arguments to functions which have their "address taken".
412 //
413 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
414   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
415   // Assume all return values are dead
416   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
417   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
418
419   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
420   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
421   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
422   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
423   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
424
425   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
426     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
427       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
428           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
429         // We don't support old style multiple return values.
430         MarkLive(F);
431         return;
432       }
433
434   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
435     MarkLive(F);
436     return;
437   }
438
439   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
440   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
441   // of them turn out to be live.
442   unsigned NumLiveRetVals = 0;
443   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
444   // Loop all uses of the function.
445   for (Value::const_use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end();
446        I != E; ++I) {
447     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
448     // taken.
449     ImmutableCallSite CS(*I);
450     if (!CS || !CS.isCallee(I)) {
451       MarkLive(F);
452       return;
453     }
454
455     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
456     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
457     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
458       MarkLive(F);
459       return;
460     }
461
462     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
463
464     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
465     // bother checking return values if all of them are live already.
466     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
467       if (STy) {
468         // Check all uses of the return value.
469         for (Value::const_use_iterator I = TheCall->use_begin(),
470              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
471           const ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
472           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
473             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
474             // that part and store the results for this index only.
475             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
476             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
477               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
478               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
479                 NumLiveRetVals++;
480             }
481           } else {
482             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
483             // values as live.
484             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
485               RetValLiveness[i] = Live;
486             NumLiveRetVals = RetCount;
487             break;
488           }
489         }
490       } else {
491         // Single return value
492         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
493         if (RetValLiveness[0] == Live)
494           NumLiveRetVals = RetCount;
495       }
496     }
497   }
498
499   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
500   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
501     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
502
503   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
504
505   // Now, check all of our arguments.
506   unsigned i = 0;
507   UseVector MaybeLiveArgUses;
508   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
509        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
510     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
511     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
512     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
513     // Mark the result.
514     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
515     // Clear the vector again for the next iteration.
516     MaybeLiveArgUses.clear();
517   }
518 }
519
520 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
521 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
522 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
523 /// live later on.
524 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
525                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
526   switch (L) {
527     case Live: MarkLive(RA); break;
528     case MaybeLive:
529     {
530       // Note any uses of this value, so this return value can be
531       // marked live whenever one of the uses becomes live.
532       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
533            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
534         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
535       break;
536     }
537   }
538 }
539
540 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
541 /// changed in any way. Additionally,
542 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
543 /// values (according to Uses) live as well.
544 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
545   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
546   // Mark the function as live.
547   LiveFunctions.insert(&F);
548   // Mark all arguments as live.
549   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
550     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
551   // Mark all return values as live.
552   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
553     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
554 }
555
556 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
557 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
558 /// well.
559 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
560   if (LiveFunctions.count(RA.F))
561     return; // Function was already marked Live.
562
563   if (!LiveValues.insert(RA).second)
564     return; // We were already marked Live.
565
566   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
567   PropagateLiveness(RA);
568 }
569
570 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
571 /// to any other values it uses (according to Uses).
572 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
573   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
574   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
575   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
576   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
577   UseMap::iterator E = Uses.end();
578   UseMap::iterator I;
579   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
580     MarkLive(I->second);
581
582   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
583   // after the loop).
584   Uses.erase(Begin, I);
585 }
586
587 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
588 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
589 // the function to not have these arguments and return values.
590 //
591 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
592   // Don't modify fully live functions
593   if (LiveFunctions.count(F))
594     return false;
595
596   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
597   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
598   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
599   std::vector<const Type*> Params;
600
601   // Set up to build a new list of parameter attributes.
602   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
603   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
604
605   // The existing function return attributes.
606   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
607   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
608
609   // Find out the new return value.
610
611   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
612   const Type *NRetTy = NULL;
613   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
614
615   // -1 means unused, other numbers are the new index
616   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
617   std::vector<const Type*> RetTypes;
618   if (RetTy->isVoidTy()) {
619     NRetTy = RetTy;
620   } else {
621     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
622     if (STy)
623       // Look at each of the original return values individually.
624       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
625         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
626         if (LiveValues.erase(Ret)) {
627           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
628           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
629         } else {
630           ++NumRetValsEliminated;
631           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
632                 << F->getName() << "\n");
633         }
634       }
635     else
636       // We used to return a single value.
637       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
638         RetTypes.push_back(RetTy);
639         NewRetIdxs[0] = 0;
640       } else {
641         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
642               << "\n");
643         ++NumRetValsEliminated;
644       }
645     if (RetTypes.size() > 1)
646       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
647       // to return a struct and didn't change the number of return values,
648       // return a struct again. This prevents changing {something} into
649       // something and {} into void.
650       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
651       // already.
652       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
653     else if (RetTypes.size() == 1)
654       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
655       // return a struct with that simple value before.
656       NRetTy = RetTypes.front();
657     else if (RetTypes.size() == 0)
658       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
659       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
660   }
661
662   assert(NRetTy && "No new return type found?");
663
664   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
665   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
666   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
667   // required when new return value attributes are added.
668   if (NRetTy->isVoidTy())
669     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
670   else
671     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0
672            && "Return attributes no longer compatible?");
673
674   if (RAttrs)
675     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
676
677   // Remember which arguments are still alive.
678   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
679   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
680   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
681   // attribute, since that belongs to the return value.
682   unsigned i = 0;
683   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
684        I != E; ++I, ++i) {
685     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
686     if (LiveValues.erase(Arg)) {
687       Params.push_back(I->getType());
688       ArgAlive[i] = true;
689
690       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
691       // for the return value.
692       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
693         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
694     } else {
695       ++NumArgumentsEliminated;
696       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
697             << ") from " << F->getName() << "\n");
698     }
699   }
700
701   if (FnAttrs != Attribute::None)
702     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
703
704   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
705   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
706                                         AttributesVec.end());
707
708   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
709   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
710
711   // No change?
712   if (NFTy == FTy)
713     return false;
714
715   // Create the new function body and insert it into the module...
716   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
717   NF->copyAttributesFrom(F);
718   NF->setAttributes(NewPAL);
719   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
720   // it again.
721   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
722   NF->takeName(F);
723
724   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
725   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
726   //
727   std::vector<Value*> Args;
728   while (!F->use_empty()) {
729     CallSite CS(F->use_back());
730     Instruction *Call = CS.getInstruction();
731
732     AttributesVec.clear();
733     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
734
735     // The call return attributes.
736     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
737     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
738     // Adjust in case the function was changed to return void.
739     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
740     if (RAttrs)
741       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
742
743     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
744     // loop, which loops the varargs.
745     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
746     unsigned i = 0;
747     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
748     // original function, and add those that are still alive.
749     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
750       if (ArgAlive[i]) {
751         Args.push_back(*I);
752         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
753         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
754           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
755       }
756
757     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
758     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
759       Args.push_back(*I);
760       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
761         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
762     }
763
764     if (FnAttrs != Attribute::None)
765       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
766
767     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
768     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
769                                               AttributesVec.end());
770
771     Instruction *New;
772     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
773       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
774                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
775       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
776       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
777     } else {
778       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
779       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
780       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
781       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
782         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
783     }
784     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
785
786     Args.clear();
787
788     if (!Call->use_empty()) {
789       if (New->getType() == Call->getType()) {
790         // Return type not changed? Just replace users then.
791         Call->replaceAllUsesWith(New);
792         New->takeName(Call);
793       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
794         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
795         // Replace by null for now.
796         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
797           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
798       } else {
799         assert(RetTy->isStructTy() &&
800                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
801                " must have been a struct!");
802         Instruction *InsertPt = Call;
803         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
804           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
805           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
806           InsertPt = IP;
807         }
808
809         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
810         // uses of this struct, we will just rebuild it using
811         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
812         //
813         // Start out building up our return value from undef
814         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
815         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
816           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
817             Value *V;
818             if (RetTypes.size() > 1)
819               // We are still returning a struct, so extract the value from our
820               // return value
821               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
822                                            InsertPt);
823             else
824               // We are now returning a single element, so just insert that
825               V = New;
826             // Insert the value at the old position
827             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
828           }
829         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
830         // struct we built
831         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
832         New->takeName(Call);
833       }
834     }
835
836     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
837     // F.
838     Call->eraseFromParent();
839   }
840
841   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
842   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
843   // function empty.
844   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
845
846   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
847   // the new arguments, also transfering over the names as well.
848   i = 0;
849   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
850        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
851     if (ArgAlive[i]) {
852       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
853       // version.
854       I->replaceAllUsesWith(I2);
855       I2->takeName(I);
856       ++I2;
857     } else {
858       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
859       // (these are guaranteed to become unused later on).
860       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
861         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
862     }
863
864   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
865   // instructions.  Check this now.
866   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
867     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
868       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
869         Value *RetVal;
870
871         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
872           RetVal = 0;
873         } else {
874           assert (RetTy->isStructTy());
875           // The original return value was a struct, insert
876           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
877           // to return and insert them into our new result.
878           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
879           // clean that up.
880           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
881           // Start out building up our return value from undef
882           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
883           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
884             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
885               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
886                                                               "oldret", RI);
887               if (RetTypes.size() > 1) {
888                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
889                 // our new return value at the new index
890
891                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
892                                                  "newret", RI);
893               } else {
894                 // We are now only returning a simple value, so just return the
895                 // extracted value.
896                 RetVal = EV;
897               }
898             }
899         }
900         // Replace the return instruction with one returning the new return
901         // value (possibly 0 if we became void).
902         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
903         BB->getInstList().erase(RI);
904       }
905
906   // Now that the old function is dead, delete it.
907   F->eraseFromParent();
908
909   return true;
910 }
911
912 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
913   bool Changed = false;
914
915   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
916   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
917   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
918   // information computed while surveying other functions.
919   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
920   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
921     Function &F = *I++;
922     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
923       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
924   }
925
926   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
927   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
928   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
929   //
930   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
931   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
932     SurveyFunction(*I);
933
934   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
935   // turn.
936   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
937     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
938     // replaced by a new one).
939     Function *F = I++;
940     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
941   }
942   return Changed;
943 }