backing out r99170 because it still fails on clang-x86_64-darwin10-fnt
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / DeadArgumentElimination.cpp
1 //===-- DeadArgumentElimination.cpp - Eliminate dead arguments ------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass deletes dead arguments from internal functions.  Dead argument
11 // elimination removes arguments which are directly dead, as well as arguments
12 // only passed into function calls as dead arguments of other functions.  This
13 // pass also deletes dead return values in a similar way.
14 //
15 // This pass is often useful as a cleanup pass to run after aggressive
16 // interprocedural passes, which add possibly-dead arguments or return values.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #define DEBUG_TYPE "deadargelim"
21 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
22 #include "llvm/CallingConv.h"
23 #include "llvm/Constant.h"
24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
25 #include "llvm/Instructions.h"
26 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
27 #include "llvm/LLVMContext.h"
28 #include "llvm/Module.h"
29 #include "llvm/Pass.h"
30 #include "llvm/Support/CallSite.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
36 #include <map>
37 #include <set>
38 using namespace llvm;
39
40 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
41 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
42
43 namespace {
44   /// DAE - The dead argument elimination pass.
45   ///
46   class DAE : public ModulePass {
47   public:
48
49     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
50     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
51     /// interchangably.
52     struct RetOrArg {
53       RetOrArg(const Function* F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
54                IsArg(IsArg) {}
55       const Function *F;
56       unsigned Idx;
57       bool IsArg;
58
59       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
60       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
61         if (F != O.F)
62           return F < O.F;
63         else if (Idx != O.Idx)
64           return Idx < O.Idx;
65         else
66           return IsArg < O.IsArg;
67       }
68
69       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
70       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
71         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
72       }
73
74       std::string getDescription() const {
75         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #")) 
76                + utostr(Idx) + " of function " + F->getNameStr();
77       }
78     };
79
80     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
81     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
82     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
83     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
84     /// thus become dead in the end.
85     enum Liveness { Live, MaybeLive };
86
87     /// Convenience wrapper
88     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
89       return RetOrArg(F, Idx, false);
90     }
91     /// Convenience wrapper
92     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
93       return RetOrArg(F, Idx, true);
94     }
95
96     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
97     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
98     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
99     /// when any of its users is marked live.
100     /// For example (indices are left out for clarity):
101     ///  - Uses[ret F] = ret G
102     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
103     ///  - Uses[arg F] = ret G
104     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
105     ///    argument to F.
106     ///  - Uses[ret F] = arg F
107     ///    This means that F returns one of its own arguments.
108     ///  - Uses[arg F] = arg G
109     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
110     ///    directly to F.
111     UseMap Uses;
112
113     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
114     typedef std::set<const Function*> LiveFuncSet;
115
116     /// This set contains all values that have been determined to be live.
117     LiveSet LiveValues;
118     /// This set contains all values that are cannot be changed in any way.
119     LiveFuncSet LiveFunctions;
120
121     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
122
123   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   
200   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
201   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
202                                                 Params, false);
203   unsigned NumArgs = Params.size();
204
205   // Create the new function body and insert it into the module...
206   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
207   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
208   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
209   NF->takeName(&Fn);
210
211   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
212   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
213   //
214   std::vector<Value*> Args;
215   while (!Fn.use_empty()) {
216     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
217     Instruction *Call = CS.getInstruction();
218
219     // Pass all the same arguments.
220     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
221
222     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
223     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
224     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
225       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
226       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
227         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
228       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes()) 
229         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
230       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
231     }
232
233     Instruction *New;
234     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
235       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
236                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
237       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
238       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
239     } else {
240       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
241       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
242       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
243       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
244         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
245     }
246     Args.clear();
247
248     if (!Call->use_empty())
249       Call->replaceAllUsesWith(New);
250
251     New->takeName(Call);
252
253     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
254     // F.
255     Call->eraseFromParent();
256   }
257
258   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
259   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
260   // function empty.
261   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
262
263   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
264   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
265   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
266   //
267   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
268        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
269     // Move the name and users over to the new version.
270     I->replaceAllUsesWith(I2);
271     I2->takeName(I);
272   }
273
274   // Finally, nuke the old function.
275   Fn.eraseFromParent();
276   return true;
277 }
278
279 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
280 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
281 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
282 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
283   if (F->getReturnType() == Type::getVoidTy(F->getContext()))
284     return 0;
285   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
286     return STy->getNumElements();
287   else
288     return 1;
289 }
290
291 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
292 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
293 /// liveness of Use.
294 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
295   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
296   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
297     return Live;
298
299   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
300   // Use becomes live.
301   MaybeLiveUses.push_back(Use);
302   return MaybeLive;
303 }
304
305
306 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
307 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
308 /// if it causes the used value to become MaybeAlive.
309 ///
310 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
311 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
312 /// it at 0.
313 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
314                              unsigned RetValNum) {
315     Value *V = *U;
316     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
317       // The value is returned from a function. It's only live when the
318       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
319       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
320       // orginal Use.
321       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
322       // We might be live, depending on the liveness of Use.
323       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
324     }
325     if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
326       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
327           && IV->hasIndices())
328         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
329         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
330         // value, only index at which we were inserted counts.
331         RetValNum = *IV->idx_begin();
332
333       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
334       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
335
336       Liveness Result = MaybeLive;
337       for (Value::use_iterator I = IV->use_begin(),
338            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
339         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
340         if (Result == Live)
341           break;
342       }
343       return Result;
344     }
345     CallSite CS = CallSite::get(V);
346     if (CS.getInstruction()) {
347       Function *F = CS.getCalledFunction();
348       if (F) {
349         // Used in a direct call.
350   
351         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
352         // argument, since if it was the function argument this would be an
353         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
354         // label type (for the invoke instruction).
355         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U.getOperandNo());
356
357         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
358           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
359           return Live;
360
361         assert(CS.getArgument(ArgNo) 
362                == CS.getInstruction()->getOperand(U.getOperandNo()) 
363                && "Argument is not where we expected it");
364
365         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
366         // argument to the called function turns out live.
367         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
368         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
369       }
370     }
371     // Used in any other way? Value must be live.
372     return Live;
373 }
374
375 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
376 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
377 ///
378 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
379 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
380 /// be ignored (since it might not be complete).
381 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
382   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
383   Liveness Result = MaybeLive;
384   // Check each use.
385   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(),
386        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
387     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
388     if (Result == Live)
389       break;
390   }
391   return Result;
392 }
393
394 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
395 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
396 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
397 // map.
398 //
399 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
400 // well as arguments to functions which have their "address taken".
401 //
402 void DAE::SurveyFunction(Function &F) {
403   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
404   // Assume all return values are dead
405   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
406   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
407
408   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
409   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
410   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
411   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
412   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
413
414   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
415     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
416       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
417           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
418         // We don't support old style multiple return values.
419         MarkLive(F);
420         return;
421       }
422
423   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
424     MarkLive(F);
425     return;
426   }
427
428   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
429   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
430   // of them turn out to be live.
431   unsigned NumLiveRetVals = 0;
432   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
433   // Loop all uses of the function.
434   for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I) {
435     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
436     // taken.
437     CallSite CS = CallSite::get(*I);
438     if (!CS.getInstruction() || !CS.isCallee(I)) {
439       MarkLive(F);
440       return;
441     }
442
443     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
444     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
445     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
446       MarkLive(F);
447       return;
448     }
449
450     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
451
452     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
453     // bother checking return values if all of them are live already.
454     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
455       if (STy) {
456         // Check all uses of the return value.
457         for (Value::use_iterator I = TheCall->use_begin(),
458              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
459           ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
460           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
461             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
462             // that part and store the results for this index only.
463             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
464             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
465               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
466               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
467                 NumLiveRetVals++;
468             }
469           } else {
470             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
471             // values as live.
472             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
473               RetValLiveness[i] = Live;
474             NumLiveRetVals = RetCount;
475             break;
476           }
477         }
478       } else {
479         // Single return value
480         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
481         if (RetValLiveness[0] == Live)
482           NumLiveRetVals = RetCount;
483       }
484     }
485   }
486
487   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
488   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
489     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
490
491   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
492
493   // Now, check all of our arguments.
494   unsigned i = 0;
495   UseVector MaybeLiveArgUses;
496   for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(),
497        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
498     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
499     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
500     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
501     // Mark the result.
502     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
503     // Clear the vector again for the next iteration.
504     MaybeLiveArgUses.clear();
505   }
506 }
507
508 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
509 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
510 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
511 /// live later on.
512 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
513                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
514   switch (L) {
515     case Live: MarkLive(RA); break;
516     case MaybeLive:
517     {
518       // Note any uses of this value, so this return value can be
519       // marked live whenever one of the uses becomes live.
520       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
521            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
522         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
523       break;
524     }
525   }
526 }
527
528 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
529 /// changed in any way. Additionally,
530 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
531 /// values (according to Uses) live as well.
532 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
533   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
534     // Mark the function as live.
535     LiveFunctions.insert(&F);
536     // Mark all arguments as live.
537     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
538       PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
539     // Mark all return values as live.
540     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
541       PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
542 }
543
544 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
545 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
546 /// well.
547 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
548   if (LiveFunctions.count(RA.F))
549     return; // Function was already marked Live.
550
551   if (!LiveValues.insert(RA).second)
552     return; // We were already marked Live.
553
554   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
555   PropagateLiveness(RA);
556 }
557
558 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
559 /// to any other values it uses (according to Uses).
560 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
561   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
562   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
563   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
564   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
565   UseMap::iterator E = Uses.end();
566   UseMap::iterator I;
567   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
568     MarkLive(I->second);
569
570   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
571   // after the loop).
572   Uses.erase(Begin, I);
573 }
574
575 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
576 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
577 // the function to not have these arguments and return values.
578 //
579 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
580   // Don't modify fully live functions
581   if (LiveFunctions.count(F))
582     return false;
583
584   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
585   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
586   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
587   std::vector<const Type*> Params;
588
589   // Set up to build a new list of parameter attributes.
590   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
591   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
592
593   // The existing function return attributes.
594   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
595   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
596
597   // Find out the new return value.
598
599   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
600   const Type *NRetTy = NULL;
601   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
602   
603   // -1 means unused, other numbers are the new index
604   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
605   std::vector<const Type*> RetTypes;
606   if (RetTy == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
607     NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
608   } else {
609     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
610     if (STy)
611       // Look at each of the original return values individually.
612       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
613         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
614         if (LiveValues.erase(Ret)) {
615           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
616           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
617         } else {
618           ++NumRetValsEliminated;
619           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
620                 << F->getName() << "\n");
621         }
622       }
623     else
624       // We used to return a single value.
625       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
626         RetTypes.push_back(RetTy);
627         NewRetIdxs[0] = 0;
628       } else {
629         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
630               << "\n");
631         ++NumRetValsEliminated;
632       }
633     if (RetTypes.size() > 1)
634       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
635       // to return a struct and didn't change the number of return values,
636       // return a struct again. This prevents changing {something} into
637       // something and {} into void.
638       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
639       // already.
640       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
641     else if (RetTypes.size() == 1)
642       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
643       // return a struct with that simple value before.
644       NRetTy = RetTypes.front();
645     else if (RetTypes.size() == 0)
646       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
647       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
648   }
649
650   assert(NRetTy && "No new return type found?");
651
652   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
653   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
654   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
655   // required when new return value attributes are added.
656   if (NRetTy == Type::getVoidTy(F->getContext()))
657     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
658   else
659     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
660            && "Return attributes no longer compatible?");
661
662   if (RAttrs)
663     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
664
665   // Remember which arguments are still alive.
666   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
667   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
668   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
669   // attribute, since that belongs to the return value.
670   unsigned i = 0;
671   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
672        I != E; ++I, ++i) {
673     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
674     if (LiveValues.erase(Arg)) {
675       Params.push_back(I->getType());
676       ArgAlive[i] = true;
677
678       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
679       // for the return value.
680       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
681         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
682     } else {
683       ++NumArgumentsEliminated;
684       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
685             << ") from " << F->getName() << "\n");
686     }
687   }
688
689   if (FnAttrs != Attribute::None) 
690     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
691
692   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
693   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
694
695   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
696   // have zero fixed arguments.
697   //
698   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
699   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
700   // functions that were already broken wrt CWriter).
701   bool ExtraArgHack = false;
702   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
703     ExtraArgHack = true;
704     Params.push_back(Type::getInt32Ty(F->getContext()));
705   }
706
707   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
708   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params,
709                                                 FTy->isVarArg());
710
711   // No change?
712   if (NFTy == FTy)
713     return false;
714
715   // Create the new function body and insert it into the module...
716   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
717   NF->copyAttributesFrom(F);
718   NF->setAttributes(NewPAL);
719   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
720   // it again.
721   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
722   NF->takeName(F);
723
724   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
725   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
726   //
727   std::vector<Value*> Args;
728   while (!F->use_empty()) {
729     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
730     Instruction *Call = CS.getInstruction();
731
732     AttributesVec.clear();
733     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
734
735     // The call return attributes.
736     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
737     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
738     // Adjust in case the function was changed to return void.
739     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
740     if (RAttrs)
741       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
742
743     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
744     // loop, which loops the varargs.
745     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
746     unsigned i = 0;
747     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
748     // original function, and add those that are still alive.
749     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
750       if (ArgAlive[i]) {
751         Args.push_back(*I);
752         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
753         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
754           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
755       }
756
757     if (ExtraArgHack)
758       Args.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(F->getContext())));
759
760     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
761     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
762       Args.push_back(*I);
763       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
764         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
765     }
766
767     if (FnAttrs != Attribute::None)
768       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
769
770     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
771     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
772                                               AttributesVec.end());
773
774     Instruction *New;
775     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
776       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
777                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
778       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
779       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
780     } else {
781       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
782       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
783       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
784       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
785         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
786     }
787     Args.clear();
788
789     if (!Call->use_empty()) {
790       if (New->getType() == Call->getType()) {
791         // Return type not changed? Just replace users then.
792         Call->replaceAllUsesWith(New);
793         New->takeName(Call);
794       } else if (New->getType() == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
795         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
796         // Replace by null for now.
797         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
798       } else {
799         assert(RetTy->isStructTy() &&
800                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
801                " must have been a struct!");
802         Instruction *InsertPt = Call;
803         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
804           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
805           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
806           InsertPt = IP;
807         }
808           
809         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
810         // uses of this struct, we will just rebuild it using
811         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
812         //
813         // Start out building up our return value from undef
814         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
815         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
816           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
817             Value *V;
818             if (RetTypes.size() > 1)
819               // We are still returning a struct, so extract the value from our
820               // return value
821               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
822                                            InsertPt);
823             else
824               // We are now returning a single element, so just insert that
825               V = New;
826             // Insert the value at the old position
827             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
828           }
829         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
830         // struct we built
831         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
832         New->takeName(Call);
833       }
834     }
835
836     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
837     // F.
838     Call->eraseFromParent();
839   }
840
841   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
842   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
843   // function empty.
844   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
845
846   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
847   // the new arguments, also transfering over the names as well.
848   i = 0;
849   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
850        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
851     if (ArgAlive[i]) {
852       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
853       // version.
854       I->replaceAllUsesWith(I2);
855       I2->takeName(I);
856       ++I2;
857     } else {
858       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
859       // (these are guaranteed to become unused later on).
860       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
861     }
862
863   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
864   // instructions.  Check this now.
865   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
866     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
867       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
868         Value *RetVal;
869
870         if (NFTy->getReturnType() == Type::getVoidTy(F->getContext())) {
871           RetVal = 0;
872         } else {
873           assert (RetTy->isStructTy());
874           // The original return value was a struct, insert
875           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
876           // to return and insert them into our new result.
877           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
878           // clean that up.
879           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
880           // Start out building up our return value from undef
881           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
882           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
883             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
884               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
885                                                               "oldret", RI);
886               if (RetTypes.size() > 1) {
887                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
888                 // our new return value at the new index
889
890                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
891                                                  "newret", RI);
892               } else {
893                 // We are now only returning a simple value, so just return the
894                 // extracted value.
895                 RetVal = EV;
896               }
897             }
898         }
899         // Replace the return instruction with one returning the new return
900         // value (possibly 0 if we became void).
901         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
902         BB->getInstList().erase(RI);
903       }
904
905   // Now that the old function is dead, delete it.
906   F->eraseFromParent();
907
908   return true;
909 }
910
911 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
912   bool Changed = false;
913
914   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
915   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
916   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
917   // information computed while surveying other functions.
918   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
919   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
920     Function &F = *I++;
921     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
922       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
923   }
924
925   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
926   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
927   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
928   //
929   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
930   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
931     SurveyFunction(*I);
932   
933   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
934   // turn
935   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
936     // Increment now, because the function will probably get removed (ie
937     // replaced by a new one).
938     Function *F = I++;
939     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
940   }
941   return Changed;
942 }