Move the deadargelim code for intrinsically alive functions into its own
[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() {
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(RetOrArg RA);
136     void MarkLive(const Function &F);
137     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
138     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
139   };
140 }
141
142
143 char DAE::ID = 0;
144 static RegisterPass<DAE>
145 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
146
147 namespace {
148   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
149   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
150   /// by bugpoint.
151   struct DAH : public DAE {
152     static char ID;
153     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
154   };
155 }
156
157 char DAH::ID = 0;
158 static RegisterPass<DAH>
159 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
160
161 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
162 /// which are not used by the body of the function.
163 ///
164 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
165 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
166
167 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
168 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
169 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
170   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
171   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasInternalLinkage()) return false;
172
173   // Ensure that the function is only directly called.
174   for (Value::use_iterator I = Fn.use_begin(), E = Fn.use_end(); I != E; ++I) {
175     // If this use is anything other than a call site, give up.
176     CallSite CS = CallSite::get(*I);
177     Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
178     if (!TheCall) return false;   // Not a direct call site?
179
180     // The addr of this function is passed to the call.
181     if (I.getOperandNo() != 0) return false;
182   }
183
184   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
185   // looking for calls to llvm.vastart.
186   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
187     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
188       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
189         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
190           return false;
191       }
192     }
193   }
194
195   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
196   // remove the "..." and adjust all the calls.
197
198   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
199   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
200   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
201   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
202   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), 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     PAListPtr PAL = CS.getParamAttrs();
224     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
225       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
226       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
227         ParamAttrsVec.push_back(PAL.getSlot(i));
228       PAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.end());
229     }
230
231     Instruction *New;
232     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
233       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
234                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
235       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
236       cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(PAL);
237     } else {
238       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
239       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
240       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(PAL);
241       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
242         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
243     }
244     Args.clear();
245
246     if (!Call->use_empty())
247       Call->replaceAllUsesWith(New);
248
249     New->takeName(Call);
250
251     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
252     // F.
253     Call->eraseFromParent();
254   }
255
256   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
257   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
258   // function empty.
259   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
260
261   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
262   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
263   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
264   //
265   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
266        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
267     // Move the name and users over to the new version.
268     I->replaceAllUsesWith(I2);
269     I2->takeName(I);
270   }
271
272   // Finally, nuke the old function.
273   Fn.eraseFromParent();
274   return true;
275 }
276
277 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
278 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
279 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
280 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
281   if (F->getReturnType() == Type::VoidTy)
282     return 0;
283   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
284     return STy->getNumElements();
285   else
286     return 1;
287 }
288
289 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
290 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
291 /// liveness of Use.
292 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
293   // We're live if our use is already marked as live.
294   if (LiveValues.count(Use))
295     return Live;
296
297   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
298   // Use becomes live.
299   MaybeLiveUses.push_back(Use);
300   return MaybeLive;
301 }
302
303
304 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
305 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
306 /// if it causes the used value to become MaybeAlive.
307 ///
308 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
309 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
310 /// it at 0.
311 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
312                              unsigned RetValNum) {
313     Value *V = *U;
314     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
315       // The value is returned from a function. It's only live when the
316       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
317       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
318       // orginal Use.
319       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
320       // We might be live, depending on the liveness of Use.
321       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
322     }
323     if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
324       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
325           && IV->hasIndices())
326         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
327         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
328         // value, only index at which we were inserted counts.
329         RetValNum = *IV->idx_begin();
330
331       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
332       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
333
334       Liveness Result = MaybeLive;
335       for (Value::use_iterator I = IV->use_begin(),
336            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
337         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
338         if (Result == Live)
339           break;
340       }
341       return Result;
342     }
343     CallSite CS = CallSite::get(V);
344     if (CS.getInstruction()) {
345       Function *F = CS.getCalledFunction();
346       if (F) {
347         // Used in a direct call.
348   
349         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
350         // argument, since if it was the function argument this would be an
351         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
352         // label type (for the invoke instruction).
353         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U.getOperandNo());
354
355         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
356           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
357           return Live;
358
359         assert(CS.getArgument(ArgNo) 
360                == CS.getInstruction()->getOperand(U.getOperandNo()) 
361                && "Argument is not where we expected it");
362
363         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
364         // argument to the called function turns out live.
365         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
366         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
367       }
368     }
369     // Used in any other way? Value must be live.
370     return Live;
371 }
372
373 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
374 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
375 ///
376 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
377 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
378 /// be ignored (since it might not be complete).
379 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
380   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
381   Liveness Result = MaybeLive;
382   // Check each use.
383   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(),
384        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
385     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
386     if (Result == Live)
387       break;
388   }
389   return Result;
390 }
391
392 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
393 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
394 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
395 // map.
396 //
397 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
398 // well as arguments to functions which have their "address taken".
399 //
400 void DAE::SurveyFunction(Function &F) {
401   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
402   // Assume all return values are dead
403   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
404   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
405
406   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
407   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
408   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
409   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
410   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
411
412   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
413     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
414       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
415           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
416         // We don't support old style multiple return values.
417         MarkLive(F);
418         return;
419       }
420
421   if (!F.hasInternalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
422     MarkLive(F);
423     return;
424   }
425
426     DOUT << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n";
427     // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
428     // of them turn out to be live.
429     unsigned NumLiveRetVals = 0;
430     const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
431     // Loop all uses of the function.
432     for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I) {
433       // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
434       // taken.
435       if (I.getOperandNo() != 0) {
436         MarkLive(F);
437         return;
438       }
439
440       // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
441       CallSite CS = CallSite::get(*I);
442       Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
443       if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
444         MarkLive(F);
445         return;
446       }
447
448       // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
449
450       // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
451       // bother checking return values if all of them are live already.
452       if (NumLiveRetVals != RetCount) {
453         if (STy) {
454           // Check all uses of the return value.
455           for (Value::use_iterator I = TheCall->use_begin(),
456                E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
457             ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
458             if (Ext && Ext->hasIndices()) {
459               // This use uses a part of our return value, survey the uses of
460               // that part and store the results for this index only.
461               unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
462               if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
463                 RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
464                 if (RetValLiveness[Idx] == Live)
465                   NumLiveRetVals++;
466               }
467             } else {
468               // Used by something else than extractvalue. Mark all return
469               // values as live.
470               for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
471                 RetValLiveness[i] = Live;
472               NumLiveRetVals = RetCount;
473               break;
474             }
475           }
476         } else {
477           // Single return value
478           RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
479           if (RetValLiveness[0] == Live)
480             NumLiveRetVals = RetCount;
481         }
482       }
483     }
484
485   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
486   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
487     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
488
489   DOUT << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n";
490
491   // Now, check all of our arguments.
492   unsigned i = 0;
493   UseVector MaybeLiveArgUses;
494   for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(),
495        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
496     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
497     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
498     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
499     // Mark the result.
500     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
501     // Clear the vector again for the next iteration.
502     MaybeLiveArgUses.clear();
503   }
504 }
505
506 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
507 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
508 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
509 /// live later on.
510 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
511                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
512   switch (L) {
513     case Live: MarkLive(RA); break;
514     case MaybeLive:
515     {
516       // Note any uses of this value, so this return value can be
517       // marked live whenever one of the uses becomes live.
518       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
519            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
520         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
521       break;
522     }
523   }
524 }
525
526 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
527 /// changed in any way. Additionally,
528 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
529 /// values (according to Uses) live as well.
530 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
531     DOUT << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n";
532     // Mark all arguments as live.
533     for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
534       MarkLive(CreateArg(&F, i));
535     // Mark all return values as live.
536     for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
537       MarkLive(CreateRet(&F, i));
538 }
539
540 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
541 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
542 /// well.
543 void DAE::MarkLive(RetOrArg RA) {
544   if (!LiveValues.insert(RA).second)
545     return; // We were already marked Live.
546
547   if (RA.IsArg)
548     DOUT << "DAE - Marking argument " << RA.Idx << " to function "
549          << RA.F->getNameStart() << " live\n";
550   else
551     DOUT << "DAE - Marking return value " << RA.Idx << " of function "
552          << RA.F->getNameStart() << " live\n";
553
554   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
555   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
556   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
557   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
558   UseMap::iterator E = Uses.end();
559   UseMap::iterator I;
560   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
561     MarkLive(I->second);
562
563   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
564   // after the loop).
565   Uses.erase(Begin, I);
566 }
567
568 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
569 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
570 // the function to not have these arguments and return values.
571 //
572 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
573   // Quick exit path for external functions
574   if (!F->hasInternalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F->isIntrinsic()))
575     return false;
576
577   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
578   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
579   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
580   std::vector<const Type*> Params;
581
582   // Set up to build a new list of parameter attributes.
583   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> ParamAttrsVec;
584   const PAListPtr &PAL = F->getParamAttrs();
585
586   // The existing function return attributes.
587   ParameterAttributes RAttrs = PAL.getParamAttrs(0);
588
589
590   // Find out the new return value.
591
592   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
593   const Type *NRetTy = NULL;
594   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
595   // Explicitly track if anything changed, for debugging.
596   bool Changed = false;
597   // -1 means unused, other numbers are the new index
598   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
599   std::vector<const Type*> RetTypes;
600   if (RetTy == Type::VoidTy) {
601     NRetTy = Type::VoidTy;
602   } else {
603     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
604     if (STy)
605       // Look at each of the original return values individually.
606       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
607         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
608         if (LiveValues.erase(Ret)) {
609           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
610           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
611         } else {
612           ++NumRetValsEliminated;
613           DOUT << "DAE - Removing return value " << i << " from "
614                << F->getNameStart() << "\n";
615           Changed = true;
616         }
617       }
618     else
619       // We used to return a single value.
620       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
621         RetTypes.push_back(RetTy);
622         NewRetIdxs[0] = 0;
623       } else {
624         DOUT << "DAE - Removing return value from " << F->getNameStart()
625              << "\n";
626         ++NumRetValsEliminated;
627         Changed = true;
628       }
629     if (RetTypes.size() > 1 || (STy && STy->getNumElements()==RetTypes.size()))
630       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
631       // to return a struct and didn't change the number of return values,
632       // return a struct again. This prevents changing {something} into
633       // something and {} into void.
634       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
635       // already.
636       NRetTy = StructType::get(RetTypes, STy->isPacked());
637     else if (RetTypes.size() == 1)
638       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
639       // return a struct with that simple value before.
640       NRetTy = RetTypes.front();
641     else if (RetTypes.size() == 0)
642       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
643       NRetTy = Type::VoidTy;
644   }
645
646   assert(NRetTy && "No new return type found?");
647
648   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
649   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
650   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
651   // required when new return value attributes are added.
652   if (NRetTy == Type::VoidTy)
653     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy);
654   else
655     assert((RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NRetTy)) == 0 
656            && "Return attributes no longer compatible?");
657
658   if (RAttrs)
659     ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
660
661   // Remember which arguments are still alive.
662   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
663   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
664   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
665   // attribute, since that belongs to the return value.
666   unsigned i = 0;
667   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
668        I != E; ++I, ++i) {
669     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
670     if (LiveValues.erase(Arg)) {
671       Params.push_back(I->getType());
672       ArgAlive[i] = true;
673
674       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
675       // for the return value.
676       if (ParameterAttributes Attrs = PAL.getParamAttrs(i + 1))
677         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
678     } else {
679       ++NumArgumentsEliminated;
680       DOUT << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getNameStart()
681            << ") from " << F->getNameStart() << "\n";
682       Changed = true;
683     }
684   }
685
686   // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
687   PAListPtr NewPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(), ParamAttrsVec.end());
688
689   // Work around LLVM bug PR56: the CWriter cannot emit varargs functions which
690   // have zero fixed arguments.
691   //
692   // Note that we apply this hack for a vararg fuction that does not have any
693   // arguments anymore, but did have them before (so don't bother fixing
694   // functions that were already broken wrt CWriter).
695   bool ExtraArgHack = false;
696   if (Params.empty() && FTy->isVarArg() && FTy->getNumParams() != 0) {
697     ExtraArgHack = true;
698     Params.push_back(Type::Int32Ty);
699   }
700
701   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
702   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
703
704   // No change?
705   if (NFTy == FTy)
706     return false;
707
708   // The function type is only allowed to be different if we actually left out
709   // an argument or return value.
710   assert(Changed && "Function type changed while no arguments or return values"
711                     "were removed!");
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->setParamAttrs(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     ParamAttrsVec.clear();
731     const PAListPtr &CallPAL = CS.getParamAttrs();
732
733     // The call return attributes.
734     ParameterAttributes RAttrs = CallPAL.getParamAttrs(0);
735     // Adjust in case the function was changed to return void.
736     RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NF->getReturnType());
737     if (RAttrs)
738       ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
739
740     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
741     // loop, which loops the varargs.
742     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
743     unsigned i = 0;
744     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
745     // original function, and add those that are still alive.
746     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
747       if (ArgAlive[i]) {
748         Args.push_back(*I);
749         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
750         if (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
751           ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
752       }
753
754     if (ExtraArgHack)
755       Args.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
756
757     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
758     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
759       Args.push_back(*I);
760       if (ParameterAttributes Attrs = CallPAL.getParamAttrs(i + 1))
761         ParamAttrsVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
762     }
763
764     // Reconstruct the ParamAttrsList based on the vector we constructed.
765     PAListPtr NewCallPAL = PAListPtr::get(ParamAttrsVec.begin(),
766                                           ParamAttrsVec.end());
767
768     Instruction *New;
769     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
770       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
771                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
772       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
773       cast<InvokeInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
774     } else {
775       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
776       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
777       cast<CallInst>(New)->setParamAttrs(NewCallPAL);
778       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
779         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
780     }
781     Args.clear();
782
783     if (!Call->use_empty()) {
784       if (New->getType() == Call->getType()) {
785         // Return type not changed? Just replace users then.
786         Call->replaceAllUsesWith(New);
787         New->takeName(Call);
788       } else if (New->getType() == Type::VoidTy) {
789         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
790         // Replace by null for now.
791         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
792       } else {
793         assert(isa<StructType>(RetTy) && "Return type changed, but not into a"
794                                          "void. The old return type must have"
795                                          "been a struct!");
796         // The original return value was a struct, update all uses (which are
797         // all extractvalue instructions).
798         for (Value::use_iterator I = Call->use_begin(), E = Call->use_end();
799              I != E;) {
800           assert(isa<ExtractValueInst>(*I) && "Return value not only used by"
801                                               "extractvalue?");
802           ExtractValueInst *EV = cast<ExtractValueInst>(*I);
803           // Increment now, since we're about to throw away this use.
804           ++I;
805           assert(EV->hasIndices() && "Return value used by extractvalue without"
806                                      "indices?");
807           unsigned Idx = *EV->idx_begin();
808           if (NewRetIdxs[Idx] != -1) {
809             if (RetTypes.size() > 1) {
810               // We're still returning a struct, create a new extractvalue
811               // instruction with the first index updated
812               std::vector<unsigned> NewIdxs(EV->idx_begin(), EV->idx_end());
813               NewIdxs[0] = NewRetIdxs[Idx];
814               Value *NEV = ExtractValueInst::Create(New, NewIdxs.begin(),
815                                                     NewIdxs.end(), "retval",
816                                                     EV);
817               EV->replaceAllUsesWith(NEV);
818               EV->eraseFromParent();
819             } else {
820               // We are now only returning a simple value, remove the
821               // extractvalue.
822               EV->replaceAllUsesWith(New);
823               EV->eraseFromParent();
824             }
825           } else {
826             // Value unused, replace uses by null for now, they will get removed
827             // later on.
828             EV->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(EV->getType()));
829             EV->eraseFromParent();
830           }
831         }
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::VoidTy) {
871           RetVal = 0;
872         } else {
873           assert (isa<StructType>(RetTy));
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 = llvm::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(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   DOUT << "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   DOUT << "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 }