More LLVMContext-ification.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / DeadArgumentElimination.cpp
1 //===-- DeadArgumentElimination.cpp - Eliminate dead arguments ------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass deletes dead arguments from internal functions.  Dead argument
11 // elimination removes arguments which are directly dead, as well as arguments
12 // only passed into function calls as dead arguments of other functions.  This
13 // pass also deletes dead return values in a similar way.
14 //
15 // This pass is often useful as a cleanup pass to run after aggressive
16 // interprocedural passes, which add possibly-dead arguments or return values.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
21 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
22 #include "llvm/CallingConv.h"
23 #include "llvm/Constant.h"
24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
25 #include "llvm/Instructions.h"
26 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
27 #include "llvm/LLVMContext.h"
28 #include "llvm/Module.h"
29 #include "llvm/Pass.h"
30 #include "llvm/Support/CallSite.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
35 #include "llvm/Support/Compiler.h"
36 #include <map>
37 #include <set>
38 using namespace llvm;
39
40 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
41 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
42
43 namespace {
44   /// DAE - The dead argument elimination pass.
45   ///
46   class VISIBILITY_HIDDEN DAE : public ModulePass {
47   public:
48
49     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
50     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
51     /// interchangably.
52     struct RetOrArg {
53       RetOrArg(const Function* F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
54                IsArg(IsArg) {}
55       const Function *F;
56       unsigned Idx;
57       bool IsArg;
58
59       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
60       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
61         if (F != O.F)
62           return F < O.F;
63         else if (Idx != O.Idx)
64           return Idx < O.Idx;
65         else
66           return IsArg < O.IsArg;
67       }
68
69       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
70       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
71         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
72       }
73
74       std::string getDescription() const {
75         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #")) 
76                + utostr(Idx) + " of function " + F->getName();
77       }
78     };
79
80     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
81     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
82     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
83     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
84     /// thus become dead in the end.
85     enum Liveness { Live, MaybeLive };
86
87     /// Convenience wrapper
88     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
89       return RetOrArg(F, Idx, false);
90     }
91     /// Convenience wrapper
92     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
93       return RetOrArg(F, Idx, true);
94     }
95
96     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
97     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
98     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
99     /// when any of its users is marked live.
100     /// For example (indices are left out for clarity):
101     ///  - Uses[ret F] = ret G
102     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
103     ///  - Uses[arg F] = ret G
104     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
105     ///    argument to F.
106     ///  - Uses[ret F] = arg F
107     ///    This means that F returns one of its own arguments.
108     ///  - Uses[arg F] = arg G
109     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
110     ///    directly to F.
111     UseMap Uses;
112
113     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
114     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
115
116     /// This set contains all values that have been determined to be live.
117     LiveSet LiveValues;
118     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
119     LiveFuncSet LiveFunctions;
120
121     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
122
123   public:
124     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
125     DAE() : ModulePass(&ID) {}
126     bool runOnModule(Module &M);
127
128     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
129
130   private:
131     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
132     Liveness SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
133                        unsigned RetValNum = 0);
134     Liveness SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
135
136     void SurveyFunction(Function &F);
137     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
138                    const UseVector &MaybeLiveUses);
139     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
140     void MarkLive(const Function &F);
141     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
142     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
143     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
144   };
145 }
146
147
148 char DAE::ID = 0;
149 static RegisterPass<DAE>
150 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
151
152 namespace {
153   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
154   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
155   /// by bugpoint.
156   struct DAH : public DAE {
157     static char ID;
158     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
159   };
160 }
161
162 char DAH::ID = 0;
163 static RegisterPass<DAH>
164 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
165
166 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
167 /// which are not used by the body of the function.
168 ///
169 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
170 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
171
172 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
173 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
174 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
175   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
176   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
177
178   // Ensure that the function is only directly called.
179   if (Fn.hasAddressTaken())
180     return false;
181
182   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
183   // looking for calls to llvm.vastart.
184   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
185     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
186       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
187         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
188           return false;
189       }
190     }
191   }
192
193   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
194   // remove the "..." and adjust all the calls.
195
196   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
197   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
198   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
199   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
200   FunctionType *NFTy = Context->getFunctionType(FTy->getReturnType(),
201                                                 Params, false);
202   unsigned NumArgs = Params.size();
203
204   // Create the new function body and insert it into the module...
205   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
206   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
207   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
208   NF->takeName(&Fn);
209
210   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
211   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
212   //
213   std::vector<Value*> Args;
214   while (!Fn.use_empty()) {
215     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
216     Instruction *Call = CS.getInstruction();
217
218     // Pass all the same arguments.
219     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
220
221     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
222     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
223     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
224       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
225       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
226         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
227       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes()) 
228         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
229       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
230     }
231
232     Instruction *New;
233     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
234       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
235                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
236       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
237       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
238     } else {
239       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
240       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
241       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
242       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
243         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
244     }
245     Args.clear();
246
247     if (!Call->use_empty())
248       Call->replaceAllUsesWith(New);
249
250     New->takeName(Call);
251
252     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
253     // F.
254     Call->eraseFromParent();
255   }
256
257   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
258   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
259   // function empty.
260   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
261
262   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
263   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
264   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
265   //
266   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
267        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
268     // Move the name and users over to the new version.
269     I->replaceAllUsesWith(I2);
270     I2->takeName(I);
271   }
272
273   // Finally, nuke the old function.
274   Fn.eraseFromParent();
275   return true;
276 }
277
278 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
279 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
280 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
281 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
282   if (F->getReturnType() == Type::VoidTy)
283     return 0;
284   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
285     return STy->getNumElements();
286   else
287     return 1;
288 }
289
290 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
291 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
292 /// liveness of Use.
293 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
294   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
295   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
296     return Live;
297
298   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
299   // Use becomes live.
300   MaybeLiveUses.push_back(Use);
301   return MaybeLive;
302 }
303
304
305 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
306 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
307 /// if it causes the used value to become MaybeAlive.
308 ///
309 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
310 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
311 /// it at 0.
312 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
313                              unsigned RetValNum) {
314     Value *V = *U;
315     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
316       // The value is returned from a function. It's only live when the
317       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
318       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
319       // orginal Use.
320       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
321       // We might be live, depending on the liveness of Use.
322       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
323     }
324     if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
325       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
326           && IV->hasIndices())
327         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
328         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
329         // value, only index at which we were inserted counts.
330         RetValNum = *IV->idx_begin();
331
332       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
333       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
334
335       Liveness Result = MaybeLive;
336       for (Value::use_iterator I = IV->use_begin(),
337            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
338         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
339         if (Result == Live)
340           break;
341       }
342       return Result;
343     }
344     CallSite CS = CallSite::get(V);
345     if (CS.getInstruction()) {
346       Function *F = CS.getCalledFunction();
347       if (F) {
348         // Used in a direct call.
349   
350         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
351         // argument, since if it was the function argument this would be an
352         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
353         // label type (for the invoke instruction).
354         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U.getOperandNo());
355
356         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
357           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
358           return Live;
359
360         assert(CS.getArgument(ArgNo) 
361                == CS.getInstruction()->getOperand(U.getOperandNo()) 
362                && "Argument is not where we expected it");
363
364         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
365         // argument to the called function turns out live.
366         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
367         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
368       }
369     }
370     // Used in any other way? Value must be live.
371     return Live;
372 }
373
374 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
375 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
376 ///
377 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
378 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
379 /// be ignored (since it might not be complete).
380 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
381   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
382   Liveness Result = MaybeLive;
383   // Check each use.
384   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(),
385        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
386     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
387     if (Result == Live)
388       break;
389   }
390   return Result;
391 }
392
393 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
394 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
395 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
396 // map.
397 //
398 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
399 // well as arguments to functions which have their "address taken".
400 //
401 void DAE::SurveyFunction(Function &F) {
402   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
403   // Assume all return values are dead
404   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
405   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
406
407   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
408   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
409   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
410   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
411   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
412
413   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
414     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
415       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
416           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
417         // We don't support old style multiple return values.
418         MarkLive(F);
419         return;
420       }
421
422   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
423     MarkLive(F);
424     return;
425   }
426
427   DOUT << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n";
428   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
429   // of them turn out to be live.
430   unsigned NumLiveRetVals = 0;
431   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
432   // Loop all uses of the function.
433   for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I) {
434     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
435     // taken.
436     CallSite CS = CallSite::get(*I);
437     if (!CS.getInstruction() || !CS.isCallee(I)) {
438       MarkLive(F);
439       return;
440     }
441
442     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
443     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
444     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
445       MarkLive(F);
446       return;
447     }
448
449     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
450
451     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
452     // bother checking return values if all of them are live already.
453     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
454       if (STy) {
455         // Check all uses of the return value.
456         for (Value::use_iterator I = TheCall->use_begin(),
457              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
458           ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
459           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
460             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
461             // that part and store the results for this index only.
462             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
463             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
464               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
465               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
466                 NumLiveRetVals++;
467             }
468           } else {
469             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
470             // values as live.
471             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
472               RetValLiveness[i] = Live;
473             NumLiveRetVals = RetCount;
474             break;
475           }
476         }
477       } else {
478         // Single return value
479         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
480         if (RetValLiveness[0] == Live)
481           NumLiveRetVals = RetCount;
482       }
483     }
484   }
485
486   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
487   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
488     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
489
490   DOUT << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n";
491
492   // Now, check all of our arguments.
493   unsigned i = 0;
494   UseVector MaybeLiveArgUses;
495   for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(),
496        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
497     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
498     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
499     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
500     // Mark the result.
501     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
502     // Clear the vector again for the next iteration.
503     MaybeLiveArgUses.clear();
504   }
505 }
506
507 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
508 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
509 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
510 /// live later on.
511 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
512                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
513   switch (L) {
514     case Live: MarkLive(RA); break;
515     case MaybeLive:
516     {
517       // Note any uses of this value, so this return value can be
518       // marked live whenever one of the uses becomes live.
519       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
520            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
521         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
522       break;
523     }
524   }
525 }
526
527 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
528 /// changed in any way. Additionally,
529 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
530 /// values (according to Uses) live as well.
531 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
532     DOUT << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n";
533     // Mark the function as live.
534     LiveFunctions.insert(&F);
535     // Mark all arguments as live.
536     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
537       PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
538     // Mark all return values as live.
539     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
540       PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
541 }
542
543 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
544 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
545 /// well.
546 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
547   if (LiveFunctions.count(RA.F))
548     return; // Function was already marked Live.
549
550   if (!LiveValues.insert(RA).second)
551     return; // We were already marked Live.
552
553   DOUT << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n";
554   PropagateLiveness(RA);
555 }
556
557 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
558 /// to any other values it uses (according to Uses).
559 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
560   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
561   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
562   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
563   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
564   UseMap::iterator E = Uses.end();
565   UseMap::iterator I;
566   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
567     MarkLive(I->second);
568
569   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
570   // after the loop).
571   Uses.erase(Begin, I);
572 }
573
574 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
575 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
576 // the function to not have these arguments and return values.
577 //
578 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
579   // Don't modify fully live functions
580   if (LiveFunctions.count(F))
581     return false;
582
583   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
584   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
585   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
586   std::vector<const Type*> Params;
587
588   // Set up to build a new list of parameter attributes.
589   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
590   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
591
592   // The existing function return attributes.
593   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
594   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
595
596   // Find out the new return value.
597
598   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
599   const Type *NRetTy = NULL;
600   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
601   // -1 means unused, other numbers are the new index
602   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
603   std::vector<const Type*> RetTypes;
604   if (RetTy == Type::VoidTy) {
605     NRetTy = Type::VoidTy;
606   } else {
607     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
608     if (STy)
609       // Look at each of the original return values individually.
610       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
611         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
612         if (LiveValues.erase(Ret)) {
613           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
614           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
615         } else {
616           ++NumRetValsEliminated;
617           DOUT << "DAE - Removing return value " << i << " from "
618                << F->getNameStart() << "\n";
619         }
620       }
621     else
622       // We used to return a single value.
623       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
624         RetTypes.push_back(RetTy);
625         NewRetIdxs[0] = 0;
626       } else {
627         DOUT << "DAE - Removing return value from " << F->getNameStart()
628              << "\n";
629         ++NumRetValsEliminated;
630       }
631     if (RetTypes.size() > 1)
632       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
633       // to return a struct and didn't change the number of return values,
634       // return a struct again. This prevents changing {something} into
635       // something and {} into void.
636       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
637       // already.
638       NRetTy = Context->getStructType(RetTypes, STy->isPacked());
639     else if (RetTypes.size() == 1)
640       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
641       // return a struct with that simple value before.
642       NRetTy = RetTypes.front();
643     else if (RetTypes.size() == 0)
644       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
645       NRetTy = Type::VoidTy;
646   }
647
648   assert(NRetTy && "No new return type found?");
649
650   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
651   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
652   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
653   // required when new return value attributes are added.
654   if (NRetTy == Type::VoidTy)
655     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
656   else
657     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
658            && "Return attributes no longer compatible?");
659
660   if (RAttrs)
661     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
662
663   // Remember which arguments are still alive.
664   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
665   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
666   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
667   // attribute, since that belongs to the return value.
668   unsigned i = 0;
669   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
670        I != E; ++I, ++i) {
671     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
672     if (LiveValues.erase(Arg)) {
673       Params.push_back(I->getType());
674       ArgAlive[i] = true;
675
676       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
677       // for the return value.
678       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
679         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
680     } else {
681       ++NumArgumentsEliminated;
682       DOUT << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getNameStart()
683            << ") from " << F->getNameStart() << "\n";
684     }
685   }
686
687   if (FnAttrs != Attribute::None) 
688     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
689
690   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
691   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
692
693   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
694   // have zero fixed arguments.
695   //
696   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
697   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
698   // functions that were already broken wrt CWriter).
699   bool ExtraArgHack = false;
700   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
701     ExtraArgHack = true;
702     Params.push_back(Type::Int32Ty);
703   }
704
705   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
706   FunctionType *NFTy = Context->getFunctionType(NRetTy, Params,
707                                                 FTy->isVarArg());
708
709   // No change?
710   if (NFTy == FTy)
711     return false;
712
713   // Create the new function body and insert it into the module...
714   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
715   NF->copyAttributesFrom(F);
716   NF->setAttributes(NewPAL);
717   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
718   // it again.
719   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
720   NF->takeName(F);
721
722   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
723   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
724   //
725   std::vector<Value*> Args;
726   while (!F->use_empty()) {
727     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
728     Instruction *Call = CS.getInstruction();
729
730     AttributesVec.clear();
731     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
732
733     // The call return attributes.
734     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
735     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
736     // Adjust in case the function was changed to return void.
737     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
738     if (RAttrs)
739       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
740
741     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
742     // loop, which loops the varargs.
743     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
744     unsigned i = 0;
745     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
746     // original function, and add those that are still alive.
747     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
748       if (ArgAlive[i]) {
749         Args.push_back(*I);
750         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
751         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
752           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
753       }
754
755     if (ExtraArgHack)
756       Args.push_back(Context->getUndef(Type::Int32Ty));
757
758     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
759     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
760       Args.push_back(*I);
761       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
762         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
763     }
764
765     if (FnAttrs != Attribute::None)
766       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
767
768     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
769     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
770                                               AttributesVec.end());
771
772     Instruction *New;
773     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
774       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
775                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
776       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
777       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
778     } else {
779       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
780       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
781       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
782       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
783         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
784     }
785     Args.clear();
786
787     if (!Call->use_empty()) {
788       if (New->getType() == Call->getType()) {
789         // Return type not changed? Just replace users then.
790         Call->replaceAllUsesWith(New);
791         New->takeName(Call);
792       } else if (New->getType() == Type::VoidTy) {
793         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
794         // Replace by null for now.
795         Call->replaceAllUsesWith(Context->getNullValue(Call->getType()));
796       } else {
797         assert(isa<StructType>(RetTy) &&
798                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
799                " must have been a struct!");
800         Instruction *InsertPt = Call;
801         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
802           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
803           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
804           InsertPt = IP;
805         }
806           
807         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
808         // uses of this struct, we will just rebuild it using
809         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
810         //
811         // Start out building up our return value from undef
812         Value *RetVal = Context->getUndef(RetTy);
813         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
814           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
815             Value *V;
816             if (RetTypes.size() > 1)
817               // We are still returning a struct, so extract the value from our
818               // return value
819               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
820                                            InsertPt);
821             else
822               // We are now returning a single element, so just insert that
823               V = New;
824             // Insert the value at the old position
825             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
826           }
827         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
828         // struct we built
829         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
830         New->takeName(Call);
831       }
832     }
833
834     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
835     // F.
836     Call->eraseFromParent();
837   }
838
839   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
840   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
841   // function empty.
842   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
843
844   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
845   // the new arguments, also transfering over the names as well.
846   i = 0;
847   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
848        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
849     if (ArgAlive[i]) {
850       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
851       // version.
852       I->replaceAllUsesWith(I2);
853       I2->takeName(I);
854       ++I2;
855     } else {
856       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
857       // (these are guaranteed to become unused later on).
858       I->replaceAllUsesWith(Context->getNullValue(I->getType()));
859     }
860
861   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
862   // instructions.  Check this now.
863   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
864     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
865       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
866         Value *RetVal;
867
868         if (NFTy->getReturnType() == Type::VoidTy) {
869           RetVal = 0;
870         } else {
871           assert (isa<StructType>(RetTy));
872           // The original return value was a struct, insert
873           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
874           // to return and insert them into our new result.
875           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
876           // clean that up.
877           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
878           // Start out building up our return value from undef
879           RetVal = Context->getUndef(NRetTy);
880           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
881             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
882               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
883                                                               "oldret", RI);
884               if (RetTypes.size() > 1) {
885                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
886                 // our new return value at the new index
887
888                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
889                                                  "newret", RI);
890               } else {
891                 // We are now only returning a simple value, so just return the
892                 // extracted value.
893                 RetVal = EV;
894               }
895             }
896         }
897         // Replace the return instruction with one returning the new return
898         // value (possibly 0 if we became void).
899         ReturnInst::Create(RetVal, RI);
900         BB->getInstList().erase(RI);
901       }
902
903   // Now that the old function is dead, delete it.
904   F->eraseFromParent();
905
906   return true;
907 }
908
909 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
910   bool Changed = false;
911
912   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
913   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
914   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
915   // information computed while surveying other functions.
916   DOUT << "DAE - Deleting dead varargs\n";
917   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
918     Function &F = *I++;
919     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
920       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
921   }
922
923   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
924   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
925   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
926   //
927   DOUT << "DAE - Determining liveness\n";
928   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
929     SurveyFunction(*I);
930   
931   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
932   // turn
933   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
934     // Increment now, because the function will probably get removed (ie
935     // replaced by a new one).
936     Function *F = I++;
937     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
938   }
939   return Changed;
940 }