Push LLVMContexts through the IntegerType APIs.
[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 "llvm/Support/Compiler.h"
37 #include <map>
38 #include <set>
39 using namespace llvm;
40
41 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
42 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
43
44 namespace {
45   /// DAE - The dead argument elimination pass.
46   ///
47   class VISIBILITY_HIDDEN DAE : public ModulePass {
48   public:
49
50     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
51     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
52     /// interchangably.
53     struct RetOrArg {
54       RetOrArg(const Function* F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
55                IsArg(IsArg) {}
56       const Function *F;
57       unsigned Idx;
58       bool IsArg;
59
60       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
61       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
62         if (F != O.F)
63           return F < O.F;
64         else if (Idx != O.Idx)
65           return Idx < O.Idx;
66         else
67           return IsArg < O.IsArg;
68       }
69
70       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
71       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
72         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
73       }
74
75       std::string getDescription() const {
76         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #")) 
77                + utostr(Idx) + " of function " + F->getNameStr();
78       }
79     };
80
81     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
82     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
83     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
84     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
85     /// thus become dead in the end.
86     enum Liveness { Live, MaybeLive };
87
88     /// Convenience wrapper
89     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
90       return RetOrArg(F, Idx, false);
91     }
92     /// Convenience wrapper
93     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
94       return RetOrArg(F, Idx, true);
95     }
96
97     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
98     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
99     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
100     /// when any of its users is marked live.
101     /// For example (indices are left out for clarity):
102     ///  - Uses[ret F] = ret G
103     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
104     ///  - Uses[arg F] = ret G
105     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
106     ///    argument to F.
107     ///  - Uses[ret F] = arg F
108     ///    This means that F returns one of its own arguments.
109     ///  - Uses[arg F] = arg G
110     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
111     ///    directly to F.
112     UseMap Uses;
113
114     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
115     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
116
117     /// This set contains all values that have been determined to be live.
118     LiveSet LiveValues;
119     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
120     LiveFuncSet LiveFunctions;
121
122     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
123
124   public:
125     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
126     DAE() : ModulePass(&ID) {}
127     bool runOnModule(Module &M);
128
129     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
130
131   private:
132     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
133     Liveness SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
134                        unsigned RetValNum = 0);
135     Liveness SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
136
137     void SurveyFunction(Function &F);
138     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
139                    const UseVector &MaybeLiveUses);
140     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
141     void MarkLive(const Function &F);
142     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
143     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
144     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
145   };
146 }
147
148
149 char DAE::ID = 0;
150 static RegisterPass<DAE>
151 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
152
153 namespace {
154   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
155   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
156   /// by bugpoint.
157   struct DAH : public DAE {
158     static char ID;
159     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
160   };
161 }
162
163 char DAH::ID = 0;
164 static RegisterPass<DAH>
165 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
166
167 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
168 /// which are not used by the body of the function.
169 ///
170 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
171 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
172
173 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
174 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
175 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
176   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
177   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
178
179   // Ensure that the function is only directly called.
180   if (Fn.hasAddressTaken())
181     return false;
182
183   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
184   // looking for calls to llvm.vastart.
185   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
186     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
187       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
188         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
189           return false;
190       }
191     }
192   }
193
194   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
195   // remove the "..." and adjust all the calls.
196
197   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
198   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
199   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
200   
201   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
202   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
203                                                 Params, false);
204   unsigned NumArgs = Params.size();
205
206   // Create the new function body and insert it into the module...
207   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
208   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
209   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
210   NF->takeName(&Fn);
211
212   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
213   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
214   //
215   std::vector<Value*> Args;
216   while (!Fn.use_empty()) {
217     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
218     Instruction *Call = CS.getInstruction();
219
220     // Pass all the same arguments.
221     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
222
223     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
224     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
225     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
226       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
227       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
228         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
229       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes()) 
230         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
231       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
232     }
233
234     Instruction *New;
235     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
236       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
237                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
238       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
239       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
240     } else {
241       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
242       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
243       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
244       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
245         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
246     }
247     Args.clear();
248
249     if (!Call->use_empty())
250       Call->replaceAllUsesWith(New);
251
252     New->takeName(Call);
253
254     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
255     // F.
256     Call->eraseFromParent();
257   }
258
259   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
260   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
261   // function empty.
262   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
263
264   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
265   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
266   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
267   //
268   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
269        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
270     // Move the name and users over to the new version.
271     I->replaceAllUsesWith(I2);
272     I2->takeName(I);
273   }
274
275   // Finally, nuke the old function.
276   Fn.eraseFromParent();
277   return true;
278 }
279
280 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
281 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
282 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
283 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
284   if (F->getReturnType() == Type::getVoidTy(F->getContext()))
285     return 0;
286   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
287     return STy->getNumElements();
288   else
289     return 1;
290 }
291
292 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
293 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
294 /// liveness of Use.
295 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
296   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
297   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
298     return Live;
299
300   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
301   // Use becomes live.
302   MaybeLiveUses.push_back(Use);
303   return MaybeLive;
304 }
305
306
307 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
308 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
309 /// if it causes the used value to become MaybeAlive.
310 ///
311 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
312 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
313 /// it at 0.
314 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
315                              unsigned RetValNum) {
316     Value *V = *U;
317     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
318       // The value is returned from a function. It's only live when the
319       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
320       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
321       // orginal Use.
322       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
323       // We might be live, depending on the liveness of Use.
324       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
325     }
326     if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
327       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
328           && IV->hasIndices())
329         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
330         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
331         // value, only index at which we were inserted counts.
332         RetValNum = *IV->idx_begin();
333
334       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
335       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
336
337       Liveness Result = MaybeLive;
338       for (Value::use_iterator I = IV->use_begin(),
339            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
340         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
341         if (Result == Live)
342           break;
343       }
344       return Result;
345     }
346     CallSite CS = CallSite::get(V);
347     if (CS.getInstruction()) {
348       Function *F = CS.getCalledFunction();
349       if (F) {
350         // Used in a direct call.
351   
352         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
353         // argument, since if it was the function argument this would be an
354         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
355         // label type (for the invoke instruction).
356         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U.getOperandNo());
357
358         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
359           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
360           return Live;
361
362         assert(CS.getArgument(ArgNo) 
363                == CS.getInstruction()->getOperand(U.getOperandNo()) 
364                && "Argument is not where we expected it");
365
366         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
367         // argument to the called function turns out live.
368         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
369         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
370       }
371     }
372     // Used in any other way? Value must be live.
373     return Live;
374 }
375
376 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
377 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
378 ///
379 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
380 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
381 /// be ignored (since it might not be complete).
382 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
383   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
384   Liveness Result = MaybeLive;
385   // Check each use.
386   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(),
387        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
388     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
389     if (Result == Live)
390       break;
391   }
392   return Result;
393 }
394
395 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
396 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
397 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
398 // map.
399 //
400 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
401 // well as arguments to functions which have their "address taken".
402 //
403 void DAE::SurveyFunction(Function &F) {
404   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
405   // Assume all return values are dead
406   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
407   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
408
409   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
410   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
411   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
412   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
413   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
414
415   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
416     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
417       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
418           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
419         // We don't support old style multiple return values.
420         MarkLive(F);
421         return;
422       }
423
424   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
425     MarkLive(F);
426     return;
427   }
428
429   DEBUG(errs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
430   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
431   // of them turn out to be live.
432   unsigned NumLiveRetVals = 0;
433   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
434   // Loop all uses of the function.
435   for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I) {
436     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
437     // taken.
438     CallSite CS = CallSite::get(*I);
439     if (!CS.getInstruction() || !CS.isCallee(I)) {
440       MarkLive(F);
441       return;
442     }
443
444     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
445     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
446     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
447       MarkLive(F);
448       return;
449     }
450
451     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
452
453     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
454     // bother checking return values if all of them are live already.
455     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
456       if (STy) {
457         // Check all uses of the return value.
458         for (Value::use_iterator I = TheCall->use_begin(),
459              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
460           ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
461           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
462             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
463             // that part and store the results for this index only.
464             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
465             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
466               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
467               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
468                 NumLiveRetVals++;
469             }
470           } else {
471             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
472             // values as live.
473             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
474               RetValLiveness[i] = Live;
475             NumLiveRetVals = RetCount;
476             break;
477           }
478         }
479       } else {
480         // Single return value
481         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
482         if (RetValLiveness[0] == Live)
483           NumLiveRetVals = RetCount;
484       }
485     }
486   }
487
488   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
489   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
490     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
491
492   DEBUG(errs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
493
494   // Now, check all of our arguments.
495   unsigned i = 0;
496   UseVector MaybeLiveArgUses;
497   for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(),
498        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
499     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
500     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
501     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
502     // Mark the result.
503     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
504     // Clear the vector again for the next iteration.
505     MaybeLiveArgUses.clear();
506   }
507 }
508
509 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
510 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
511 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
512 /// live later on.
513 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
514                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
515   switch (L) {
516     case Live: MarkLive(RA); break;
517     case MaybeLive:
518     {
519       // Note any uses of this value, so this return value can be
520       // marked live whenever one of the uses becomes live.
521       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
522            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
523         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
524       break;
525     }
526   }
527 }
528
529 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
530 /// changed in any way. Additionally,
531 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
532 /// values (according to Uses) live as well.
533 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
534   DEBUG(errs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
535     // Mark the function as live.
536     LiveFunctions.insert(&F);
537     // Mark all arguments as live.
538     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
539       PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
540     // Mark all return values as live.
541     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
542       PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
543 }
544
545 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
546 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
547 /// well.
548 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
549   if (LiveFunctions.count(RA.F))
550     return; // Function was already marked Live.
551
552   if (!LiveValues.insert(RA).second)
553     return; // We were already marked Live.
554
555   DOUT << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n";
556   PropagateLiveness(RA);
557 }
558
559 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
560 /// to any other values it uses (according to Uses).
561 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
562   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
563   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
564   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
565   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
566   UseMap::iterator E = Uses.end();
567   UseMap::iterator I;
568   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
569     MarkLive(I->second);
570
571   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
572   // after the loop).
573   Uses.erase(Begin, I);
574 }
575
576 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
577 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
578 // the function to not have these arguments and return values.
579 //
580 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
581   // Don't modify fully live functions
582   if (LiveFunctions.count(F))
583     return false;
584
585   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
586   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
587   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
588   std::vector<const Type*> Params;
589
590   // Set up to build a new list of parameter attributes.
591   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
592   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
593
594   // The existing function return attributes.
595   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
596   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
597
598   // Find out the new return value.
599
600   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
601   const Type *NRetTy = NULL;
602   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
603   
604   // -1 means unused, other numbers are the new index
605   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
606   std::vector<const Type*> RetTypes;
607   if (RetTy == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
608     NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
609   } else {
610     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
611     if (STy)
612       // Look at each of the original return values individually.
613       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
614         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
615         if (LiveValues.erase(Ret)) {
616           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
617           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
618         } else {
619           ++NumRetValsEliminated;
620           DEBUG(errs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
621                 << F->getName() << "\n");
622         }
623       }
624     else
625       // We used to return a single value.
626       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
627         RetTypes.push_back(RetTy);
628         NewRetIdxs[0] = 0;
629       } else {
630         DEBUG(errs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
631               << "\n");
632         ++NumRetValsEliminated;
633       }
634     if (RetTypes.size() > 1)
635       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
636       // to return a struct and didn't change the number of return values,
637       // return a struct again. This prevents changing {something} into
638       // something and {} into void.
639       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
640       // already.
641       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
642     else if (RetTypes.size() == 1)
643       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
644       // return a struct with that simple value before.
645       NRetTy = RetTypes.front();
646     else if (RetTypes.size() == 0)
647       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
648       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
649   }
650
651   assert(NRetTy && "No new return type found?");
652
653   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
654   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
655   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
656   // required when new return value attributes are added.
657   if (NRetTy == Type::getVoidTy(F->getContext()))
658     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
659   else
660     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
661            && "Return attributes no longer compatible?");
662
663   if (RAttrs)
664     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
665
666   // Remember which arguments are still alive.
667   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
668   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
669   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
670   // attribute, since that belongs to the return value.
671   unsigned i = 0;
672   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
673        I != E; ++I, ++i) {
674     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
675     if (LiveValues.erase(Arg)) {
676       Params.push_back(I->getType());
677       ArgAlive[i] = true;
678
679       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
680       // for the return value.
681       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
682         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
683     } else {
684       ++NumArgumentsEliminated;
685       DEBUG(errs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
686             << ") from " << F->getName() << "\n");
687     }
688   }
689
690   if (FnAttrs != Attribute::None) 
691     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
692
693   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
694   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
695
696   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
697   // have zero fixed arguments.
698   //
699   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
700   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
701   // functions that were already broken wrt CWriter).
702   bool ExtraArgHack = false;
703   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
704     ExtraArgHack = true;
705     Params.push_back(Type::getInt32Ty(F->getContext()));
706   }
707
708   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
709   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params,
710                                                 FTy->isVarArg());
711
712   // No change?
713   if (NFTy == FTy)
714     return false;
715
716   // Create the new function body and insert it into the module...
717   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
718   NF->copyAttributesFrom(F);
719   NF->setAttributes(NewPAL);
720   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
721   // it again.
722   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
723   NF->takeName(F);
724
725   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
726   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
727   //
728   std::vector<Value*> Args;
729   while (!F->use_empty()) {
730     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
731     Instruction *Call = CS.getInstruction();
732
733     AttributesVec.clear();
734     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
735
736     // The call return attributes.
737     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
738     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
739     // Adjust in case the function was changed to return void.
740     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
741     if (RAttrs)
742       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
743
744     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
745     // loop, which loops the varargs.
746     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
747     unsigned i = 0;
748     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
749     // original function, and add those that are still alive.
750     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
751       if (ArgAlive[i]) {
752         Args.push_back(*I);
753         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
754         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
755           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
756       }
757
758     if (ExtraArgHack)
759       Args.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(F->getContext())));
760
761     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
762     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
763       Args.push_back(*I);
764       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
765         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
766     }
767
768     if (FnAttrs != Attribute::None)
769       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
770
771     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
772     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
773                                               AttributesVec.end());
774
775     Instruction *New;
776     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
777       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
778                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
779       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
780       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
781     } else {
782       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
783       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
784       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
785       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
786         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
787     }
788     Args.clear();
789
790     if (!Call->use_empty()) {
791       if (New->getType() == Call->getType()) {
792         // Return type not changed? Just replace users then.
793         Call->replaceAllUsesWith(New);
794         New->takeName(Call);
795       } else if (New->getType() == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
796         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
797         // Replace by null for now.
798         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
799       } else {
800         assert(isa<StructType>(RetTy) &&
801                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
802                " must have been a struct!");
803         Instruction *InsertPt = Call;
804         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
805           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
806           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
807           InsertPt = IP;
808         }
809           
810         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
811         // uses of this struct, we will just rebuild it using
812         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
813         //
814         // Start out building up our return value from undef
815         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
816         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
817           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
818             Value *V;
819             if (RetTypes.size() > 1)
820               // We are still returning a struct, so extract the value from our
821               // return value
822               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
823                                            InsertPt);
824             else
825               // We are now returning a single element, so just insert that
826               V = New;
827             // Insert the value at the old position
828             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
829           }
830         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
831         // struct we built
832         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
833         New->takeName(Call);
834       }
835     }
836
837     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
838     // F.
839     Call->eraseFromParent();
840   }
841
842   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
843   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
844   // function empty.
845   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
846
847   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
848   // the new arguments, also transfering over the names as well.
849   i = 0;
850   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
851        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
852     if (ArgAlive[i]) {
853       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
854       // version.
855       I->replaceAllUsesWith(I2);
856       I2->takeName(I);
857       ++I2;
858     } else {
859       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
860       // (these are guaranteed to become unused later on).
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() == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
872           RetVal = 0;
873         } else {
874           assert (isa<StructType>(RetTy));
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   DOUT << "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   DOUT << "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 }