Split DAE::MarkLive into MarkLive and PropagateLiveness.
[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/Module.h"
28 #include "llvm/Pass.h"
29 #include "llvm/Support/CallSite.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
32 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
33 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
34 #include "llvm/Support/Compiler.h"
35 #include <map>
36 #include <set>
37 using namespace llvm;
38
39 STATISTIC(NumArgumentsEliminated, "Number of unread args removed");
40 STATISTIC(NumRetValsEliminated  , "Number of unused return values removed");
41
42 namespace {
43   /// DAE - The dead argument elimination pass.
44   ///
45   class VISIBILITY_HIDDEN DAE : public ModulePass {
46   public:
47
48     /// Struct that represents (part of) either a return value or a function
49     /// argument.  Used so that arguments and return values can be used
50     /// interchangably.
51     struct RetOrArg {
52       RetOrArg(const Function* F, unsigned Idx, bool IsArg) : F(F), Idx(Idx),
53                IsArg(IsArg) {}
54       const Function *F;
55       unsigned Idx;
56       bool IsArg;
57
58       /// Make RetOrArg comparable, so we can put it into a map.
59       bool operator<(const RetOrArg &O) const {
60         if (F != O.F)
61           return F < O.F;
62         else if (Idx != O.Idx)
63           return Idx < O.Idx;
64         else
65           return IsArg < O.IsArg;
66       }
67
68       /// Make RetOrArg comparable, so we can easily iterate the multimap.
69       bool operator==(const RetOrArg &O) const {
70         return F == O.F && Idx == O.Idx && IsArg == O.IsArg;
71       }
72
73       std::string getDescription() const {
74         return std::string((IsArg ? "Argument #" : "Return value #")) 
75                + utostr(Idx) + " of function " + F->getName();
76       }
77     };
78
79     /// Liveness enum - During our initial pass over the program, we determine
80     /// that things are either alive or maybe alive. We don't mark anything
81     /// explicitly dead (even if we know they are), since anything not alive
82     /// with no registered uses (in Uses) will never be marked alive and will
83     /// thus become dead in the end.
84     enum Liveness { Live, MaybeLive };
85
86     /// Convenience wrapper
87     RetOrArg CreateRet(const Function *F, unsigned Idx) {
88       return RetOrArg(F, Idx, false);
89     }
90     /// Convenience wrapper
91     RetOrArg CreateArg(const Function *F, unsigned Idx) {
92       return RetOrArg(F, Idx, true);
93     }
94
95     typedef std::multimap<RetOrArg, RetOrArg> UseMap;
96     /// This maps a return value or argument to any MaybeLive return values or
97     /// arguments it uses. This allows the MaybeLive values to be marked live
98     /// when any of its users is marked live.
99     /// For example (indices are left out for clarity):
100     ///  - Uses[ret F] = ret G
101     ///    This means that F calls G, and F returns the value returned by G.
102     ///  - Uses[arg F] = ret G
103     ///    This means that some function calls G and passes its result as an
104     ///    argument to F.
105     ///  - Uses[ret F] = arg F
106     ///    This means that F returns one of its own arguments.
107     ///  - Uses[arg F] = arg G
108     ///    This means that G calls F and passes one of its own (G's) arguments
109     ///    directly to F.
110     UseMap Uses;
111
112     typedef std::set<RetOrArg> LiveSet;
113
114     /// This set contains all values that have been determined to be live.
115     LiveSet LiveValues;
116
117     typedef SmallVector<RetOrArg, 5> UseVector;
118
119   public:
120     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
121     DAE() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
122     bool runOnModule(Module &M);
123
124     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
125
126   private:
127     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
128     Liveness SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
129                        unsigned RetValNum = 0);
130     Liveness SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
131
132     void SurveyFunction(Function &F);
133     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
134                    const UseVector &MaybeLiveUses);
135     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
136     void MarkLive(const Function &F);
137     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
138     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
139     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
140   };
141 }
142
143
144 char DAE::ID = 0;
145 static RegisterPass<DAE>
146 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
147
148 namespace {
149   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
150   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
151   /// by bugpoint.
152   struct DAH : public DAE {
153     static char ID;
154     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
155   };
156 }
157
158 char DAH::ID = 0;
159 static RegisterPass<DAH>
160 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
161
162 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
163 /// which are not used by the body of the function.
164 ///
165 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
166 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
167
168 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
169 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
170 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
171   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
172   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasInternalLinkage()) return false;
173
174   // Ensure that the function is only directly called.
175   for (Value::use_iterator I = Fn.use_begin(), E = Fn.use_end(); I != E; ++I) {
176     // If this use is anything other than a call site, give up.
177     CallSite CS = CallSite::get(*I);
178     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
179     if (!TheCall) return false;   // Not a direct call site?
180
181     // The addr of this function is passed to the call.
182     if (I.getOperandNo() != 0) return false;
183   }
184
185   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
186   // looking for calls to llvm.vastart.
187   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
188     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
189       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
190         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
191           return false;
192       }
193     }
194   }
195
196   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
197   // remove the "..." and adjust all the calls.
198
199   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
200   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
201   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
202   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
203   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), Params, false);
204   unsigned NumArgs = Params.size();
205
206   // Create the new function body and insert it into the module...
207   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
208   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
209   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
210   NF->takeName(&Fn);
211
212   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
213   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
214   //
215   std::vector<Value*> Args;
216   while (!Fn.use_empty()) {
217     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
218     Instruction *Call = CS.getInstruction();
219
220     // Pass all the same arguments.
221     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
222
223     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
224     PAListPtr PAL = CS.getParamAttrs();
225     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
226       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
227       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
228         ParamAttrsVec.push_back(PAL.getSlot(i));
229       PAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.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)->setParamAttrs(PAL);
238     } else {
239       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
240       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
241       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(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 is already marked as live.
295   if (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.hasInternalLinkage() && (!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     if (I.getOperandNo() != 0) {
437       MarkLive(F);
438       return;
439     }
440
441     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
442     CallSite CS = CallSite::get(*I);
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 all arguments as live.
534     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
535       MarkLive(CreateArg(&F, i));
536     // Mark all return values as live.
537     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
538       MarkLive(CreateRet(&F, i));
539 }
540
541 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
542 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
543 /// well.
544 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
545   if (!LiveValues.insert(RA).second)
546     return; // We were already marked Live.
547
548   DOUT << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n";
549   PropagateLiveness(RA);
550 }
551
552 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
553 /// to any other values it uses (according to Uses).
554 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
555   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
556   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
557   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
558   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
559   UseMap::iterator E = Uses.end();
560   UseMap::iterator I;
561   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
562     MarkLive(I->second);
563
564   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
565   // after the loop).
566   Uses.erase(Begin, I);
567 }
568
569 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
570 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
571 // the function to not have these arguments and return values.
572 //
573 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
574   // Quick exit path for external functions
575   if (!F->hasInternalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F->isIntrinsic()))
576     return false;
577
578   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
579   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
580   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
581   std::vector<const Type*> Params;
582
583   // Set up to build a new list of parameter attributes.
584   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
585   const PAListPtr &PAL = F->getParamAttrs();
586
587   // The existing function return attributes.
588   ParameterAttributes RAttrs = PAL.getParamAttrs(0);
589
590
591   // Find out the new return value.
592
593   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
594   const Type *NRetTy = NULL;
595   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
596   // Explicitly track if anything changed, for debugging.
597   bool Changed = false;
598   // -1 means unused, other numbers are the new index
599   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
600   std::vector<const Type*> RetTypes;
601   if (RetTy == Type::VoidTy) {
602     NRetTy = Type::VoidTy;
603   } else {
604     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
605     if (STy)
606       // Look at each of the original return values individually.
607       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
608         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
609         if (LiveValues.erase(Ret)) {
610           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
611           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
612         } else {
613           ++NumRetValsEliminated;
614           DOUT << "DAE - Removing return value " << i << " from "
615                << F->getNameStart() << "\n";
616           Changed = true;
617         }
618       }
619     else
620       // We used to return a single value.
621       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
622         RetTypes.push_back(RetTy);
623         NewRetIdxs[0] = 0;
624       } else {
625         DOUT << "DAE - Removing return value from " << F->getNameStart()
626              << "\n";
627         ++NumRetValsEliminated;
628         Changed = true;
629       }
630     if (RetTypes.size() > 1 || (STy && STy->getNumElements()==RetTypes.size()))
631       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
632       // to return a struct and didn't change the number of return values,
633       // return a struct again. This prevents changing {something} into
634       // something and {} into void.
635       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
636       // already.
637       NRetTy = StructType::get(RetTypes, STy->isPacked());
638     else if (RetTypes.size() == 1)
639       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
640       // return a struct with that simple value before.
641       NRetTy = RetTypes.front();
642     else if (RetTypes.size() == 0)
643       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
644       NRetTy = Type::VoidTy;
645   }
646
647   assert(NRetTy && "No new return type found?");
648
649   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
650   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
651   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
652   // required when new return value attributes are added.
653   if (NRetTy == Type::VoidTy)
654     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy);
655   else
656     assert((RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
657            && "Return attributes no longer compatible?");
658
659   if (RAttrs)
660     ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
661
662   // Remember which arguments are still alive.
663   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
664   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
665   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
666   // attribute, since that belongs to the return value.
667   unsigned i = 0;
668   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
669        I != E; ++I, ++i) {
670     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
671     if (LiveValues.erase(Arg)) {
672       Params.push_back(I->getType());
673       ArgAlive[i] = true;
674
675       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
676       // for the return value.
677       if (ParameterAttributes Attrs = PAL.getParamAttrs(i + 1))
678         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
679     } else {
680       ++NumArgumentsEliminated;
681       DOUT << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getNameStart()
682            << ") from " << F->getNameStart() << "\n";
683       Changed = true;
684     }
685   }
686
687   // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
688   PAListPtr NewPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.end());
689
690   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
691   // have zero fixed arguments.
692   //
693   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
694   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
695   // functions that were already broken wrt CWriter).
696   bool ExtraArgHack = false;
697   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
698     ExtraArgHack = true;
699     Params.push_back(Type::Int32Ty);
700   }
701
702   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
703   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
704
705   // No change?
706   if (NFTy == FTy)
707     return false;
708
709   // The function type is only allowed to be different if we actually left out
710   // an argument or return value.
711   assert(Changed && "Function type changed while no arguments or return values"
712                     "were removed!");
713
714   // Create the new function body and insert it into the module...
715   Function *NF = Function::Create(NFTy, F->getLinkage());
716   NF->copyAttributesFrom(F);
717   NF->setParamAttrs(NewPAL);
718   // Insert the new function before the old function, so we won't be processing
719   // it again.
720   F->getParent()->getFunctionList().insert(F, NF);
721   NF->takeName(F);
722
723   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
724   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
725   //
726   std::vector<Value*> Args;
727   while (!F->use_empty()) {
728     CallSite CS = CallSite::get(F->use_back());
729     Instruction *Call = CS.getInstruction();
730
731     ParamAttrsVec.clear();
732     const PAListPtr &CallPAL = CS.getParamAttrs();
733
734     // The call return attributes.
735     ParameterAttributes RAttrs = CallPAL.getParamAttrs(0);
736     // Adjust in case the function was changed to return void.
737     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NF->getReturnType());
738     if (RAttrs)
739       ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::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 (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
752           ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
753       }
754
755     if (ExtraArgHack)
756       Args.push_back(UndefValue::get(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 (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
762         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
763     }
764
765     // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
766     PAListPtr NewCallPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(),
767                                           ParamAttrsVec.end());
768
769     Instruction *New;
770     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
771       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
772                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
773       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
774       cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
775     } else {
776       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
777       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
778       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
779       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
780         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
781     }
782     Args.clear();
783
784     if (!Call->use_empty()) {
785       if (New->getType() == Call->getType()) {
786         // Return type not changed? Just replace users then.
787         Call->replaceAllUsesWith(New);
788         New->takeName(Call);
789       } else if (New->getType() == Type::VoidTy) {
790         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
791         // Replace by null for now.
792         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
793       } else {
794         assert(isa<StructType>(RetTy) && "Return type changed, but not into a"
795                                          "void. The old return type must have"
796                                          "been a struct!");
797         // The original return value was a struct, update all uses (which are
798         // all extractvalue instructions).
799         for (Value::use_iterator I = Call->use_begin(), E = Call->use_end();
800              I != E;) {
801           assert(isa<ExtractValueInst>(*I) && "Return value not only used by"
802                                               "extractvalue?");
803           ExtractValueInst *EV = cast<ExtractValueInst>(*I);
804           // Increment now, since we're about to throw away this use.
805           ++I;
806           assert(EV->hasIndices() && "Return value used by extractvalue without"
807                                      "indices?");
808           unsigned Idx = *EV->idx_begin();
809           if (NewRetIdxs[Idx] != -1) {
810             if (RetTypes.size() > 1) {
811               // We're still returning a struct, create a new extractvalue
812               // instruction with the first index updated
813               std::vector<unsigned> NewIdxs(EV->idx_begin(), EV->idx_end());
814               NewIdxs[0] = NewRetIdxs[Idx];
815               Value *NEV = ExtractValueInst::Create(New, NewIdxs.begin(),
816                                                     NewIdxs.end(), "retval",
817                                                     EV);
818               EV->replaceAllUsesWith(NEV);
819               EV->eraseFromParent();
820             } else {
821               // We are now only returning a simple value, remove the
822               // extractvalue.
823               EV->replaceAllUsesWith(New);
824               EV->eraseFromParent();
825             }
826           } else {
827             // Value unused, replace uses by null for now, they will get removed
828             // later on.
829             EV->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(EV->getType()));
830             EV->eraseFromParent();
831           }
832         }
833         New->takeName(Call);
834       }
835     }
836
837     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
838     // F.
839     Call->eraseFromParent();
840   }
841
842   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
843   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
844   // function empty.
845   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
846
847   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
848   // the new arguments, also transfering over the names as well.
849   i = 0;
850   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
851        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
852     if (ArgAlive[i]) {
853       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
854       // version.
855       I->replaceAllUsesWith(I2);
856       I2->takeName(I);
857       ++I2;
858     } else {
859       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
860       // (these are guaranteed to become unused later on).
861       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
862     }
863
864   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
865   // instructions.  Check this now.
866   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
867     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
868       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
869         Value *RetVal;
870
871         if (NFTy->getReturnType() == Type::VoidTy) {
872           RetVal = 0;
873         } else {
874           assert (isa<StructType>(RetTy));
875           // The original return value was a struct, insert
876           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
877           // to return and insert them into our new result.
878           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
879           // clean that up.
880           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
881           // Start out building up our return value from undef
882           RetVal = llvm::UndefValue::get(NRetTy);
883           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
884             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
885               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
886                                                               "oldret", RI);
887               if (RetTypes.size() > 1) {
888                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
889                 // our new return value at the new index
890
891                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
892                                                  "newret", RI);
893               } else {
894                 // We are now only returning a simple value, so just return the
895                 // extracted value.
896                 RetVal = EV;
897               }
898             }
899         }
900         // Replace the return instruction with one returning the new return
901         // value (possibly 0 if we became void).
902         ReturnInst::Create(RetVal, RI);
903         BB->getInstList().erase(RI);
904       }
905
906   // Now that the old function is dead, delete it.
907   F->eraseFromParent();
908
909   return true;
910 }
911
912 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
913   bool Changed = false;
914
915   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
916   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
917   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
918   // information computed while surveying other functions.
919   DOUT << "DAE - Deleting dead varargs\n";
920   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
921     Function &F = *I++;
922     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
923       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
924   }
925
926   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
927   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
928   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
929   //
930   DOUT << "DAE - Determining liveness\n";
931   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
932     SurveyFunction(*I);
933   
934   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
935   // turn
936   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
937     // Increment now, because the function will probably get removed (ie
938     // replaced by a new one).
939     Function *F = I++;
940     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
941   }
942   return Changed;
943 }