IPO: Remove implicit ilist iterator conversions, NFC
[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 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
21 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
25 #include "llvm/IR/CallSite.h"
26 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
27 #include "llvm/IR/Constant.h"
28 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
29 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
30 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
32 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
33 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
34 #include "llvm/IR/Module.h"
35 #include "llvm/Pass.h"
36 #include "llvm/Support/Debug.h"
37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
39 #include <map>
40 #include <set>
41 #include <tuple>
42 using namespace llvm;
43
44 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
45
46 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
47 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
48 STATISTIC(NumArgumentsReplacedWithUndef, 
49           "Number of unread args replaced with undef");
50 namespace {
51   /// DAE - The dead argument elimination pass.
52   ///
53   class DAE : public ModulePass {
54   public:
55
56     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
57     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
58     /// interchangeably.
59     struct RetOrArg {
60       RetOrArg(const Function *F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
61                IsArg(IsArg) {}
62       const Function *F;
63       unsigned Idx;
64       bool IsArg;
65
66       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
67       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
68         return std::tie(F, Idx, IsArg) < std::tie(O.F, O.Idx, O.IsArg);
69       }
70
71       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
72       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
73         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
74       }
75
76       std::string getDescription() const {
77         return (Twine(IsArg ? "Argument #" : "Return value #") + utostr(Idx) +
78                 " of function " + F->getName()).str();
79       }
80     };
81
82     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
83     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
84     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
85     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
86     /// thus become dead in the end.
87     enum Liveness { Live, MaybeLive };
88
89     /// Convenience wrapper
90     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
91       return RetOrArg(F, Idx, false);
92     }
93     /// Convenience wrapper
94     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
95       return RetOrArg(F, Idx, true);
96     }
97
98     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
99     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
100     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
101     /// when any of its users is marked live.
102     /// For example (indices are left out for clarity):
103     ///  - Uses[ret F] = ret G
104     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
105     ///  - Uses[arg F] = ret G
106     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
107     ///    argument to F.
108     ///  - Uses[ret F] = arg F
109     ///    This means that F returns one of its own arguments.
110     ///  - Uses[arg F] = arg G
111     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
112     ///    directly to F.
113     UseMap Uses;
114
115     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
116     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
117
118     /// This set contains all values that have been determined to be live.
119     LiveSet LiveValues;
120     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
121     LiveFuncSet LiveFunctions;
122
123     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
124
125     // Map each LLVM function to corresponding metadata with debug info. If
126     // the function is replaced with another one, we should patch the pointer
127     // to LLVM function in metadata.
128     // As the code generation for module is finished (and DIBuilder is
129     // finalized) we assume that subprogram descriptors won't be changed, and
130     // they are stored in map for short duration anyway.
131     DenseMap<const Function *, DISubprogram *> FunctionDIs;
132
133   protected:
134     // DAH uses this to specify a different ID.
135     explicit DAE(char &ID) : ModulePass(ID) {}
136
137   public:
138     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
139     DAE() : ModulePass(ID) {
140       initializeDAEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
141     }
142
143     bool runOnModule(Module &M) override;
144
145     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
146
147   private:
148     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
149     Liveness SurveyUse(const Use *U, UseVector &MaybeLiveUses,
150                        unsigned RetValNum = -1U);
151     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
152
153     void SurveyFunction(const Function &F);
154     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
155                    const UseVector &MaybeLiveUses);
156     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
157     void MarkLive(const Function &F);
158     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
159     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
160     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
161     bool RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn);
162   };
163 }
164
165
166 char DAE::ID = 0;
167 INITIALIZE_PASS(DAE, "deadargelim", "Dead Argument Elimination", false, false)
168
169 namespace {
170   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
171   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
172   /// by bugpoint.
173   struct DAH : public DAE {
174     static char ID;
175     DAH() : DAE(ID) {}
176
177     bool ShouldHackArguments() const override { return true; }
178   };
179 }
180
181 char DAH::ID = 0;
182 INITIALIZE_PASS(DAH, "deadarghaX0r", 
183                 "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)",
184                 false, false)
185
186 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
187 /// which are not used by the body of the function.
188 ///
189 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
190 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
191
192 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
193 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
194 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
195   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
196   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
197
198   // Ensure that the function is only directly called.
199   if (Fn.hasAddressTaken())
200     return false;
201
202   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
203   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
204   // see.
205   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
206     return false;
207   }
208
209   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
210   // looking for calls marked musttail or calls to llvm.vastart.
211   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
212     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
213       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
214       if (!CI)
215         continue;
216       if (CI->isMustTailCall())
217         return false;
218       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
219         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
220           return false;
221       }
222     }
223   }
224
225   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
226   // remove the "..." and adjust all the calls.
227
228   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
229   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
230   FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
231
232   std::vector<Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
233   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
234                                                 Params, false);
235   unsigned NumArgs = Params.size();
236
237   // Create the new function body and insert it into the module...
238   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
239   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
240   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(Fn.getIterator(), NF);
241   NF->takeName(&Fn);
242
243   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
244   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
245   //
246   std::vector<Value*> Args;
247   for (Value::user_iterator I = Fn.user_begin(), E = Fn.user_end(); I != E; ) {
248     CallSite CS(*I++);
249     if (!CS)
250       continue;
251     Instruction *Call = CS.getInstruction();
252
253     // Pass all the same arguments.
254     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin() + NumArgs);
255
256     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
257     AttributeSet PAL = CS.getAttributes();
258     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlotIndex(PAL.getNumSlots() - 1) > NumArgs) {
259       SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
260       for (unsigned i = 0; PAL.getSlotIndex(i) <= NumArgs; ++i)
261         AttributesVec.push_back(PAL.getSlotAttributes(i));
262       if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
263         AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Fn.getContext(),
264                                                   PAL.getFnAttributes()));
265       PAL = AttributeSet::get(Fn.getContext(), AttributesVec);
266     }
267
268     Instruction *New;
269     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
270       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
271                                Args, "", Call);
272       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
273       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
274     } else {
275       New = CallInst::Create(NF, Args, "", Call);
276       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
277       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
278       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
279         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
280     }
281     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
282
283     Args.clear();
284
285     if (!Call->use_empty())
286       Call->replaceAllUsesWith(New);
287
288     New->takeName(Call);
289
290     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
291     // F.
292     Call->eraseFromParent();
293   }
294
295   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
296   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
297   // function empty.
298   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
299
300   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
301   // the new arguments, also transferring over the names as well.  While we're at
302   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
303   //
304   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
305        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
306     // Move the name and users over to the new version.
307     I->replaceAllUsesWith(&*I2);
308     I2->takeName(&*I);
309   }
310
311   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
312   auto DI = FunctionDIs.find(&Fn);
313   if (DI != FunctionDIs.end()) {
314     DISubprogram *SP = DI->second;
315     SP->replaceFunction(NF);
316     // Ensure the map is updated so it can be reused on non-varargs argument
317     // eliminations of the same function.
318     FunctionDIs.erase(DI);
319     FunctionDIs[NF] = SP;
320   }
321
322   // Fix up any BlockAddresses that refer to the function.
323   Fn.replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NF, Fn.getType()));
324   // Delete the bitcast that we just created, so that NF does not
325   // appear to be address-taken.
326   NF->removeDeadConstantUsers();
327   // Finally, nuke the old function.
328   Fn.eraseFromParent();
329   return true;
330 }
331
332 /// RemoveDeadArgumentsFromCallers - Checks if the given function has any 
333 /// arguments that are unused, and changes the caller parameters to be undefined
334 /// instead.
335 bool DAE::RemoveDeadArgumentsFromCallers(Function &Fn)
336 {
337   // We cannot change the arguments if this TU does not define the function or
338   // if the linker may choose a function body from another TU, even if the
339   // nominal linkage indicates that other copies of the function have the same
340   // semantics. In the below example, the dead load from %p may not have been
341   // eliminated from the linker-chosen copy of f, so replacing %p with undef
342   // in callers may introduce undefined behavior.
343   //
344   // define linkonce_odr void @f(i32* %p) {
345   //   %v = load i32 %p
346   //   ret void
347   // }
348   if (!Fn.isStrongDefinitionForLinker())
349     return false;
350
351   // Functions with local linkage should already have been handled, except the
352   // fragile (variadic) ones which we can improve here.
353   if (Fn.hasLocalLinkage() && !Fn.getFunctionType()->isVarArg())
354     return false;
355
356   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
357   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
358   // see.
359   if (Fn.hasFnAttribute(Attribute::Naked))
360     return false;
361
362   if (Fn.use_empty())
363     return false;
364
365   SmallVector<unsigned, 8> UnusedArgs;
366   for (Argument &Arg : Fn.args()) {
367     if (Arg.use_empty() && !Arg.hasByValOrInAllocaAttr())
368       UnusedArgs.push_back(Arg.getArgNo());
369   }
370
371   if (UnusedArgs.empty())
372     return false;
373
374   bool Changed = false;
375
376   for (Use &U : Fn.uses()) {
377     CallSite CS(U.getUser());
378     if (!CS || !CS.isCallee(&U))
379       continue;
380
381     // Now go through all unused args and replace them with "undef".
382     for (unsigned I = 0, E = UnusedArgs.size(); I != E; ++I) {
383       unsigned ArgNo = UnusedArgs[I];
384
385       Value *Arg = CS.getArgument(ArgNo);
386       CS.setArgument(ArgNo, UndefValue::get(Arg->getType()));
387       ++NumArgumentsReplacedWithUndef;
388       Changed = true;
389     }
390   }
391
392   return Changed;
393 }
394
395 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
396 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
397 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
398 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
399   Type *RetTy = F->getReturnType();
400   if (RetTy->isVoidTy())
401     return 0;
402   else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
403     return STy->getNumElements();
404   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
405     return ATy->getNumElements();
406   else
407     return 1;
408 }
409
410 /// Returns the sub-type a function will return at a given Idx. Should
411 /// correspond to the result type of an ExtractValue instruction executed with
412 /// just that one Idx (i.e. only top-level structure is considered).
413 static Type *getRetComponentType(const Function *F, unsigned Idx) {
414   Type *RetTy = F->getReturnType();
415   assert(!RetTy->isVoidTy() && "void type has no subtype");
416
417   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy))
418     return STy->getElementType(Idx);
419   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(RetTy))
420     return ATy->getElementType();
421   else
422     return RetTy;
423 }
424
425 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
426 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
427 /// liveness of Use.
428 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
429   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
430   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
431     return Live;
432
433   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
434   // Use becomes live.
435   MaybeLiveUses.push_back(Use);
436   return MaybeLive;
437 }
438
439
440 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
441 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
442 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
443 ///
444 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
445 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
446 /// it at 0.
447 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(const Use *U,
448                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
449     const User *V = U->getUser();
450     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
451       // The value is returned from a function. It's only live when the
452       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
453       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
454       // original Use.
455       const Function *F = RI->getParent()->getParent();
456       if (RetValNum != -1U) {
457         RetOrArg Use = CreateRet(F, RetValNum);
458         // We might be live, depending on the liveness of Use.
459         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
460       } else {
461         DAE::Liveness Result = MaybeLive;
462         for (unsigned i = 0; i < NumRetVals(F); ++i) {
463           RetOrArg Use = CreateRet(F, i);
464           // We might be live, depending on the liveness of Use. If any
465           // sub-value is live, then the entire value is considered live. This
466           // is a conservative choice, and better tracking is possible.
467           DAE::Liveness SubResult = MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
468           if (Result != Live)
469             Result = SubResult;
470         }
471         return Result;
472       }
473     }
474     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
475       if (U->getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
476           && IV->hasIndices())
477         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
478         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
479         // value, only index at which we were inserted counts.
480         RetValNum = *IV->idx_begin();
481
482       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
483       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
484
485       Liveness Result = MaybeLive;
486       for (const Use &UU : IV->uses()) {
487         Result = SurveyUse(&UU, MaybeLiveUses, RetValNum);
488         if (Result == Live)
489           break;
490       }
491       return Result;
492     }
493
494     if (auto CS = ImmutableCallSite(V)) {
495       const Function *F = CS.getCalledFunction();
496       if (F) {
497         // Used in a direct call.
498
499         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
500         // argument, since if it was the function argument this would be an
501         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
502         // label type (for the invoke instruction).
503         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
504
505         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
506           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
507           return Live;
508
509         assert(CS.getArgument(ArgNo)
510                == CS->getOperand(U->getOperandNo())
511                && "Argument is not where we expected it");
512
513         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
514         // argument to the called function turns out live.
515         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
516         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
517       }
518     }
519     // Used in any other way? Value must be live.
520     return Live;
521 }
522
523 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
524 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
525 ///
526 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
527 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
528 /// be ignored (since it might not be complete).
529 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
530   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
531   Liveness Result = MaybeLive;
532   // Check each use.
533   for (const Use &U : V->uses()) {
534     Result = SurveyUse(&U, MaybeLiveUses);
535     if (Result == Live)
536       break;
537   }
538   return Result;
539 }
540
541 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
542 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
543 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
544 // map.
545 //
546 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
547 // well as arguments to functions which have their "address taken".
548 //
549 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
550   // Functions with inalloca parameters are expecting args in a particular
551   // register and memory layout.
552   if (F.getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::InAlloca)) {
553     MarkLive(F);
554     return;
555   }
556
557   // Don't touch naked functions. The assembly might be using an argument, or
558   // otherwise rely on the frame layout in a way that this analysis will not
559   // see.
560   if (F.hasFnAttribute(Attribute::Naked)) {
561     MarkLive(F);
562     return;
563   }
564
565   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
566   // Assume all return values are dead
567   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
568   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
569
570   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
571   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
572   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
573   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
574   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
575
576   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
577     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
578       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
579           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
580         // We don't support old style multiple return values.
581         MarkLive(F);
582         return;
583       }
584
585   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
586     MarkLive(F);
587     return;
588   }
589
590   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
591   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
592   // of them turn out to be live.
593   unsigned NumLiveRetVals = 0;
594   // Loop all uses of the function.
595   for (const Use &U : F.uses()) {
596     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
597     // taken.
598     ImmutableCallSite CS(U.getUser());
599     if (!CS || !CS.isCallee(&U)) {
600       MarkLive(F);
601       return;
602     }
603
604     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
605     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
606     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
607       MarkLive(F);
608       return;
609     }
610
611     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
612
613     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
614     // bother checking return values if all of them are live already.
615     if (NumLiveRetVals == RetCount)
616       continue;
617
618     // Check all uses of the return value.
619     for (const Use &U : TheCall->uses()) {
620       if (ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(U.getUser())) {
621         // This use uses a part of our return value, survey the uses of
622         // that part and store the results for this index only.
623         unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
624         if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
625           RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
626           if (RetValLiveness[Idx] == Live)
627             NumLiveRetVals++;
628         }
629       } else {
630         // Used by something else than extractvalue. Survey, but assume that the
631         // result applies to all sub-values.
632         UseVector MaybeLiveAggregateUses;
633         if (SurveyUse(&U, MaybeLiveAggregateUses) == Live) {
634           NumLiveRetVals = RetCount;
635           RetValLiveness.assign(RetCount, Live);
636           break;
637         } else {
638           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
639             if (RetValLiveness[i] != Live)
640               MaybeLiveRetUses[i].append(MaybeLiveAggregateUses.begin(),
641                                          MaybeLiveAggregateUses.end());
642           }
643         }
644       }
645     }
646   }
647
648   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
649   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
650     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
651
652   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
653
654   // Now, check all of our arguments.
655   unsigned i = 0;
656   UseVector MaybeLiveArgUses;
657   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
658        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
659     Liveness Result;
660     if (F.getFunctionType()->isVarArg()) {
661       // Variadic functions will already have a va_arg function expanded inside
662       // them, making them potentially very sensitive to ABI changes resulting
663       // from removing arguments entirely, so don't. For example AArch64 handles
664       // register and stack HFAs very differently, and this is reflected in the
665       // IR which has already been generated.
666       Result = Live;
667     } else {
668       // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
669       // MaybeLive in MaybeLiveArgUses). 
670       Result = SurveyUses(&*AI, MaybeLiveArgUses);
671     }
672
673     // Mark the result.
674     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
675     // Clear the vector again for the next iteration.
676     MaybeLiveArgUses.clear();
677   }
678 }
679
680 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
681 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
682 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
683 /// live later on.
684 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
685                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
686   switch (L) {
687     case Live: MarkLive(RA); break;
688     case MaybeLive:
689     {
690       // Note any uses of this value, so this return value can be
691       // marked live whenever one of the uses becomes live.
692       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
693            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
694         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
695       break;
696     }
697   }
698 }
699
700 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
701 /// changed in any way. Additionally,
702 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
703 /// values (according to Uses) live as well.
704 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
705   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
706   // Mark the function as live.
707   LiveFunctions.insert(&F);
708   // Mark all arguments as live.
709   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
710     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
711   // Mark all return values as live.
712   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
713     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
714 }
715
716 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
717 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
718 /// well.
719 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
720   if (LiveFunctions.count(RA.F))
721     return; // Function was already marked Live.
722
723   if (!LiveValues.insert(RA).second)
724     return; // We were already marked Live.
725
726   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
727   PropagateLiveness(RA);
728 }
729
730 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
731 /// to any other values it uses (according to Uses).
732 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
733   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
734   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
735   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
736   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
737   UseMap::iterator E = Uses.end();
738   UseMap::iterator I;
739   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
740     MarkLive(I->second);
741
742   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
743   // after the loop).
744   Uses.erase(Begin, I);
745 }
746
747 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
748 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
749 // the function to not have these arguments and return values.
750 //
751 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
752   // Don't modify fully live functions
753   if (LiveFunctions.count(F))
754     return false;
755
756   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
757   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
758   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
759   std::vector<Type*> Params;
760
761   // Keep track of if we have a live 'returned' argument
762   bool HasLiveReturnedArg = false;
763
764   // Set up to build a new list of parameter attributes.
765   SmallVector<AttributeSet, 8> AttributesVec;
766   const AttributeSet &PAL = F->getAttributes();
767
768   // Remember which arguments are still alive.
769   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
770   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
771   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
772   // attribute, since that belongs to the return value.
773   unsigned i = 0;
774   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
775        I != E; ++I, ++i) {
776     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
777     if (LiveValues.erase(Arg)) {
778       Params.push_back(I->getType());
779       ArgAlive[i] = true;
780
781       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
782       // for the return value.
783       if (PAL.hasAttributes(i + 1)) {
784         AttrBuilder B(PAL, i + 1);
785         if (B.contains(Attribute::Returned))
786           HasLiveReturnedArg = true;
787         AttributesVec.
788           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Params.size(), B));
789       }
790     } else {
791       ++NumArgumentsEliminated;
792       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
793             << ") from " << F->getName() << "\n");
794     }
795   }
796
797   // Find out the new return value.
798   Type *RetTy = FTy->getReturnType();
799   Type *NRetTy = nullptr;
800   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
801
802   // -1 means unused, other numbers are the new index
803   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
804   std::vector<Type*> RetTypes;
805
806   // If there is a function with a live 'returned' argument but a dead return
807   // value, then there are two possible actions:
808   // 1) Eliminate the return value and take off the 'returned' attribute on the
809   //    argument.
810   // 2) Retain the 'returned' attribute and treat the return value (but not the
811   //    entire function) as live so that it is not eliminated.
812   // 
813   // It's not clear in the general case which option is more profitable because,
814   // even in the absence of explicit uses of the return value, code generation
815   // is free to use the 'returned' attribute to do things like eliding
816   // save/restores of registers across calls. Whether or not this happens is
817   // target and ABI-specific as well as depending on the amount of register
818   // pressure, so there's no good way for an IR-level pass to figure this out.
819   //
820   // Fortunately, the only places where 'returned' is currently generated by
821   // the FE are places where 'returned' is basically free and almost always a
822   // performance win, so the second option can just be used always for now.
823   //
824   // This should be revisited if 'returned' is ever applied more liberally.
825   if (RetTy->isVoidTy() || HasLiveReturnedArg) {
826     NRetTy = RetTy;
827   } else {
828     // Look at each of the original return values individually.
829     for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
830       RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
831       if (LiveValues.erase(Ret)) {
832         RetTypes.push_back(getRetComponentType(F, i));
833         NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
834       } else {
835         ++NumRetValsEliminated;
836         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
837               << F->getName() << "\n");
838       }
839     }
840     if (RetTypes.size() > 1) {
841       // More than one return type? Reduce it down to size.
842       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy)) {
843         // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
844         // already.
845         NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
846       } else {
847         assert(isa<ArrayType>(RetTy) && "unexpected multi-value return");
848         NRetTy = ArrayType::get(RetTypes[0], RetTypes.size());
849       }
850     } else if (RetTypes.size() == 1)
851       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
852       // return a struct with that simple value before.
853       NRetTy = RetTypes.front();
854     else if (RetTypes.size() == 0)
855       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
856       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
857   }
858
859   assert(NRetTy && "No new return type found?");
860
861   // The existing function return attributes.
862   AttributeSet RAttrs = PAL.getRetAttributes();
863
864   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
865   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
866   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
867   // required when new return value attributes are added.
868   if (NRetTy->isVoidTy())
869     RAttrs = RAttrs.removeAttributes(NRetTy->getContext(),
870                                      AttributeSet::ReturnIndex,
871                                      AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy));
872   else
873     assert(!AttrBuilder(RAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
874              overlaps(AttributeFuncs::typeIncompatible(NRetTy)) &&
875            "Return attributes no longer compatible?");
876
877   if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
878     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NRetTy->getContext(), RAttrs));
879
880   if (PAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
881     AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(F->getContext(),
882                                               PAL.getFnAttributes()));
883
884   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
885   AttributeSet NewPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
886
887   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
888   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
889
890   // No change?
891   if (NFTy == FTy)
892     return false;
893
894   // Create the new function body and insert it into the module...
895   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
896   NF->copyAttributesFrom(F);
897   NF->setAttributes(NewPAL);
898   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
899   // it again.
900   F->getParent()->getFunctionList().insert(F->getIterator(), NF);
901   NF->takeName(F);
902
903   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
904   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
905   //
906   std::vector<Value*> Args;
907   while (!F->use_empty()) {
908     CallSite CS(F->user_back());
909     Instruction *Call = CS.getInstruction();
910
911     AttributesVec.clear();
912     const AttributeSet &CallPAL = CS.getAttributes();
913
914     // The call return attributes.
915     AttributeSet RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
916
917     // Adjust in case the function was changed to return void.
918     RAttrs = RAttrs.removeAttributes(NRetTy->getContext(),
919                                      AttributeSet::ReturnIndex,
920                         AttributeFuncs::typeIncompatible(NF->getReturnType()));
921     if (RAttrs.hasAttributes(AttributeSet::ReturnIndex))
922       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(NF->getContext(), RAttrs));
923
924     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
925     // loop, which loops the varargs.
926     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
927     unsigned i = 0;
928     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
929     // original function, and add those that are still alive.
930     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
931       if (ArgAlive[i]) {
932         Args.push_back(*I);
933         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
934         if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
935           AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
936           // If the return type has changed, then get rid of 'returned' on the
937           // call site. The alternative is to make all 'returned' attributes on
938           // call sites keep the return value alive just like 'returned'
939           // attributes on function declaration but it's less clearly a win
940           // and this is not an expected case anyway
941           if (NRetTy != RetTy && B.contains(Attribute::Returned))
942             B.removeAttribute(Attribute::Returned);
943           AttributesVec.
944             push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
945         }
946       }
947
948     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
949     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
950       Args.push_back(*I);
951       if (CallPAL.hasAttributes(i + 1)) {
952         AttrBuilder B(CallPAL, i + 1);
953         AttributesVec.
954           push_back(AttributeSet::get(F->getContext(), Args.size(), B));
955       }
956     }
957
958     if (CallPAL.hasAttributes(AttributeSet::FunctionIndex))
959       AttributesVec.push_back(AttributeSet::get(Call->getContext(),
960                                                 CallPAL.getFnAttributes()));
961
962     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
963     AttributeSet NewCallPAL = AttributeSet::get(F->getContext(), AttributesVec);
964
965     Instruction *New;
966     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
967       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
968                                Args, "", Call->getParent());
969       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
970       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
971     } else {
972       New = CallInst::Create(NF, Args, "", Call);
973       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
974       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
975       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
976         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
977     }
978     New->setDebugLoc(Call->getDebugLoc());
979
980     Args.clear();
981
982     if (!Call->use_empty()) {
983       if (New->getType() == Call->getType()) {
984         // Return type not changed? Just replace users then.
985         Call->replaceAllUsesWith(New);
986         New->takeName(Call);
987       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
988         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
989         // Replace by null for now.
990         if (!Call->getType()->isX86_MMXTy())
991           Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
992       } else {
993         assert((RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy()) &&
994                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
995                " must have been a struct or an array!");
996         Instruction *InsertPt = Call;
997         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
998           BasicBlock *NewEdge = SplitEdge(New->getParent(), II->getNormalDest());
999           InsertPt = &*NewEdge->getFirstInsertionPt();
1000         }
1001
1002         // We used to return a struct or array. Instead of doing smart stuff
1003         // with all the uses, we will just rebuild it using extract/insertvalue
1004         // chaining and let instcombine clean that up.
1005         //
1006         // Start out building up our return value from undef
1007         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
1008         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
1009           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
1010             Value *V;
1011             if (RetTypes.size() > 1)
1012               // We are still returning a struct, so extract the value from our
1013               // return value
1014               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
1015                                            InsertPt);
1016             else
1017               // We are now returning a single element, so just insert that
1018               V = New;
1019             // Insert the value at the old position
1020             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
1021           }
1022         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
1023         // struct we built
1024         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
1025         New->takeName(Call);
1026       }
1027     }
1028
1029     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
1030     // F.
1031     Call->eraseFromParent();
1032   }
1033
1034   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
1035   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
1036   // function empty.
1037   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
1038
1039   // Loop over the argument list, transferring uses of the old arguments over to
1040   // the new arguments, also transferring over the names as well.
1041   i = 0;
1042   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
1043        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
1044     if (ArgAlive[i]) {
1045       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
1046       // version.
1047       I->replaceAllUsesWith(&*I2);
1048       I2->takeName(&*I);
1049       ++I2;
1050     } else {
1051       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
1052       // (these are guaranteed to become unused later on).
1053       if (!I->getType()->isX86_MMXTy())
1054         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
1055     }
1056
1057   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
1058   // instructions.  Check this now.
1059   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
1060     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
1061       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1062         Value *RetVal;
1063
1064         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
1065           RetVal = nullptr;
1066         } else {
1067           assert(RetTy->isStructTy() || RetTy->isArrayTy());
1068           // The original return value was a struct or array, insert
1069           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
1070           // to return and insert them into our new result.
1071           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
1072           // clean that up.
1073           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
1074           // Start out building up our return value from undef
1075           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
1076           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
1077             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
1078               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
1079                                                               "oldret", RI);
1080               if (RetTypes.size() > 1) {
1081                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
1082                 // our new return value at the new index
1083
1084                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
1085                                                  "newret", RI);
1086               } else {
1087                 // We are now only returning a simple value, so just return the
1088                 // extracted value.
1089                 RetVal = EV;
1090               }
1091             }
1092         }
1093         // Replace the return instruction with one returning the new return
1094         // value (possibly 0 if we became void).
1095         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
1096         BB->getInstList().erase(RI);
1097       }
1098
1099   // Patch the pointer to LLVM function in debug info descriptor.
1100   auto DI = FunctionDIs.find(F);
1101   if (DI != FunctionDIs.end())
1102     DI->second->replaceFunction(NF);
1103
1104   // Now that the old function is dead, delete it.
1105   F->eraseFromParent();
1106
1107   return true;
1108 }
1109
1110 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
1111   bool Changed = false;
1112
1113   // Collect debug info descriptors for functions.
1114   FunctionDIs = makeSubprogramMap(M);
1115
1116   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
1117   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
1118   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
1119   // information computed while surveying other functions.
1120   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
1121   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1122     Function &F = *I++;
1123     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
1124       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
1125   }
1126
1127   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
1128   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
1129   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
1130   //
1131   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
1132   for (auto &F : M)
1133     SurveyFunction(F);
1134
1135   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
1136   // turn.
1137   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
1138     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
1139     // replaced by a new one).
1140     Function *F = &*I++;
1141     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
1142   }
1143
1144   // Finally, look for any unused parameters in functions with non-local
1145   // linkage and replace the passed in parameters with undef.
1146   for (auto &F : M)
1147     Changed |= RemoveDeadArgumentsFromCallers(F);
1148
1149   return Changed;
1150 }