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