Make bugpoint dead-argument-hacking actually work, and actually test it.
[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   protected:
124     // DAH uses this to specify a different ID.
125     explicit DAE(void *ID) : ModulePass(ID) {}
126
127   public:
128     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
129     DAE() : ModulePass(&ID) {}
130
131     bool runOnModule(Module &M);
132
133     virtual bool ShouldHackArguments() const { return false; }
134
135   private:
136     Liveness MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses);
137     Liveness SurveyUse(Value::const_use_iterator U, UseVector &MaybeLiveUses,
138                        unsigned RetValNum = 0);
139     Liveness SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses);
140
141     void SurveyFunction(const Function &F);
142     void MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
143                    const UseVector &MaybeLiveUses);
144     void MarkLive(const RetOrArg &RA);
145     void MarkLive(const Function &F);
146     void PropagateLiveness(const RetOrArg &RA);
147     bool RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F);
148     bool DeleteDeadVarargs(Function &Fn);
149   };
150 }
151
152
153 char DAE::ID = 0;
154 static RegisterPass<DAE>
155 X("deadargelim", "Dead Argument Elimination");
156
157 namespace {
158   /// DAH - DeadArgumentHacking pass - Same as dead argument elimination, but
159   /// deletes arguments to functions which are external.  This is only for use
160   /// by bugpoint.
161   struct DAH : public DAE {
162     static char ID;
163     DAH() : DAE(&ID) {}
164
165     virtual bool ShouldHackArguments() const { return true; }
166   };
167 }
168
169 char DAH::ID = 0;
170 static RegisterPass<DAH>
171 Y("deadarghaX0r", "Dead Argument Hacking (BUGPOINT USE ONLY; DO NOT USE)");
172
173 /// createDeadArgEliminationPass - This pass removes arguments from functions
174 /// which are not used by the body of the function.
175 ///
176 ModulePass *llvm::createDeadArgEliminationPass() { return new DAE(); }
177 ModulePass *llvm::createDeadArgHackingPass() { return new DAH(); }
178
179 /// DeleteDeadVarargs - If this is an function that takes a ... list, and if
180 /// llvm.vastart is never called, the varargs list is dead for the function.
181 bool DAE::DeleteDeadVarargs(Function &Fn) {
182   assert(Fn.getFunctionType()->isVarArg() && "Function isn't varargs!");
183   if (Fn.isDeclaration() || !Fn.hasLocalLinkage()) return false;
184
185   // Ensure that the function is only directly called.
186   if (Fn.hasAddressTaken())
187     return false;
188
189   // Okay, we know we can transform this function if safe.  Scan its body
190   // looking for calls to llvm.vastart.
191   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
192     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
193       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
194         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
195           return false;
196       }
197     }
198   }
199
200   // If we get here, there are no calls to llvm.vastart in the function body,
201   // remove the "..." and adjust all the calls.
202
203   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
204   // the old function, but doesn't have isVarArg set.
205   const FunctionType *FTy = Fn.getFunctionType();
206
207   std::vector<const Type*> Params(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
208   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(),
209                                                 Params, false);
210   unsigned NumArgs = Params.size();
211
212   // Create the new function body and insert it into the module...
213   Function *NF = Function::Create(NFTy, Fn.getLinkage());
214   NF->copyAttributesFrom(&Fn);
215   Fn.getParent()->getFunctionList().insert(&Fn, NF);
216   NF->takeName(&Fn);
217
218   // Loop over all of the callers of the function, transforming the call sites
219   // to pass in a smaller number of arguments into the new function.
220   //
221   std::vector<Value*> Args;
222   while (!Fn.use_empty()) {
223     CallSite CS = CallSite::get(Fn.use_back());
224     Instruction *Call = CS.getInstruction();
225
226     // Pass all the same arguments.
227     Args.assign(CS.arg_begin(), CS.arg_begin()+NumArgs);
228
229     // Drop any attributes that were on the vararg arguments.
230     AttrListPtr PAL = CS.getAttributes();
231     if (!PAL.isEmpty() && PAL.getSlot(PAL.getNumSlots() - 1).Index > NumArgs) {
232       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
233       for (unsigned i = 0; PAL.getSlot(i).Index <= NumArgs; ++i)
234         AttributesVec.push_back(PAL.getSlot(i));
235       if (Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes())
236         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
237       PAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(), AttributesVec.end());
238     }
239
240     Instruction *New;
241     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
242       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
243                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
244       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
245       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(PAL);
246     } else {
247       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
248       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
249       cast<CallInst>(New)->setAttributes(PAL);
250       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
251         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
252     }
253     if (MDNode *N = Call->getDbgMetadata())
254       New->setDbgMetadata(N);
255
256     Args.clear();
257
258     if (!Call->use_empty())
259       Call->replaceAllUsesWith(New);
260
261     New->takeName(Call);
262
263     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
264     // F.
265     Call->eraseFromParent();
266   }
267
268   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
269   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
270   // function empty.
271   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), Fn.getBasicBlockList());
272
273   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
274   // the new arguments, also transfering over the names as well.  While we're at
275   // it, remove the dead arguments from the DeadArguments list.
276   //
277   for (Function::arg_iterator I = Fn.arg_begin(), E = Fn.arg_end(),
278        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++I2) {
279     // Move the name and users over to the new version.
280     I->replaceAllUsesWith(I2);
281     I2->takeName(I);
282   }
283
284   // Finally, nuke the old function.
285   Fn.eraseFromParent();
286   return true;
287 }
288
289 /// Convenience function that returns the number of return values. It returns 0
290 /// for void functions and 1 for functions not returning a struct. It returns
291 /// the number of struct elements for functions returning a struct.
292 static unsigned NumRetVals(const Function *F) {
293   if (F->getReturnType()->isVoidTy())
294     return 0;
295   else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F->getReturnType()))
296     return STy->getNumElements();
297   else
298     return 1;
299 }
300
301 /// MarkIfNotLive - This checks Use for liveness in LiveValues. If Use is not
302 /// live, it adds Use to the MaybeLiveUses argument. Returns the determined
303 /// liveness of Use.
304 DAE::Liveness DAE::MarkIfNotLive(RetOrArg Use, UseVector &MaybeLiveUses) {
305   // We're live if our use or its Function is already marked as live.
306   if (LiveFunctions.count(Use.F) || LiveValues.count(Use))
307     return Live;
308
309   // We're maybe live otherwise, but remember that we must become live if
310   // Use becomes live.
311   MaybeLiveUses.push_back(Use);
312   return MaybeLive;
313 }
314
315
316 /// SurveyUse - This looks at a single use of an argument or return value
317 /// and determines if it should be alive or not. Adds this use to MaybeLiveUses
318 /// if it causes the used value to become MaybeLive.
319 ///
320 /// RetValNum is the return value number to use when this use is used in a
321 /// return instruction. This is used in the recursion, you should always leave
322 /// it at 0.
323 DAE::Liveness DAE::SurveyUse(Value::const_use_iterator U,
324                              UseVector &MaybeLiveUses, unsigned RetValNum) {
325     const User *V = *U;
326     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(V)) {
327       // The value is returned from a function. It's only live when the
328       // function's return value is live. We use RetValNum here, for the case
329       // that U is really a use of an insertvalue instruction that uses the
330       // orginal Use.
331       RetOrArg Use = CreateRet(RI->getParent()->getParent(), RetValNum);
332       // We might be live, depending on the liveness of Use.
333       return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
334     }
335     if (const InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
336       if (U.getOperandNo() != InsertValueInst::getAggregateOperandIndex()
337           && IV->hasIndices())
338         // The use we are examining is inserted into an aggregate. Our liveness
339         // depends on all uses of that aggregate, but if it is used as a return
340         // value, only index at which we were inserted counts.
341         RetValNum = *IV->idx_begin();
342
343       // Note that if we are used as the aggregate operand to the insertvalue,
344       // we don't change RetValNum, but do survey all our uses.
345
346       Liveness Result = MaybeLive;
347       for (Value::const_use_iterator I = IV->use_begin(),
348            E = V->use_end(); I != E; ++I) {
349         Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses, RetValNum);
350         if (Result == Live)
351           break;
352       }
353       return Result;
354     }
355
356     if (ImmutableCallSite CS = V) {
357       const Function *F = CS.getCalledFunction();
358       if (F) {
359         // Used in a direct call.
360
361         // Find the argument number. We know for sure that this use is an
362         // argument, since if it was the function argument this would be an
363         // indirect call and the we know can't be looking at a value of the
364         // label type (for the invoke instruction).
365         unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(U);
366
367         if (ArgNo >= F->getFunctionType()->getNumParams())
368           // The value is passed in through a vararg! Must be live.
369           return Live;
370
371         assert(CS.getArgument(ArgNo)
372                == CS->getOperand(U.getOperandNo())
373                && "Argument is not where we expected it");
374
375         // Value passed to a normal call. It's only live when the corresponding
376         // argument to the called function turns out live.
377         RetOrArg Use = CreateArg(F, ArgNo);
378         return MarkIfNotLive(Use, MaybeLiveUses);
379       }
380     }
381     // Used in any other way? Value must be live.
382     return Live;
383 }
384
385 /// SurveyUses - This looks at all the uses of the given value
386 /// Returns the Liveness deduced from the uses of this value.
387 ///
388 /// Adds all uses that cause the result to be MaybeLive to MaybeLiveRetUses. If
389 /// the result is Live, MaybeLiveUses might be modified but its content should
390 /// be ignored (since it might not be complete).
391 DAE::Liveness DAE::SurveyUses(const Value *V, UseVector &MaybeLiveUses) {
392   // Assume it's dead (which will only hold if there are no uses at all..).
393   Liveness Result = MaybeLive;
394   // Check each use.
395   for (Value::const_use_iterator I = V->use_begin(),
396        E = V->use_end(); I != E; ++I) {
397     Result = SurveyUse(I, MaybeLiveUses);
398     if (Result == Live)
399       break;
400   }
401   return Result;
402 }
403
404 // SurveyFunction - This performs the initial survey of the specified function,
405 // checking out whether or not it uses any of its incoming arguments or whether
406 // any callers use the return value.  This fills in the LiveValues set and Uses
407 // map.
408 //
409 // We consider arguments of non-internal functions to be intrinsically alive as
410 // well as arguments to functions which have their "address taken".
411 //
412 void DAE::SurveyFunction(const Function &F) {
413   unsigned RetCount = NumRetVals(&F);
414   // Assume all return values are dead
415   typedef SmallVector<Liveness, 5> RetVals;
416   RetVals RetValLiveness(RetCount, MaybeLive);
417
418   typedef SmallVector<UseVector, 5> RetUses;
419   // These vectors map each return value to the uses that make it MaybeLive, so
420   // we can add those to the Uses map if the return value really turns out to be
421   // MaybeLive. Initialized to a list of RetCount empty lists.
422   RetUses MaybeLiveRetUses(RetCount);
423
424   for (Function::const_iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
425     if (const ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
426       if (RI->getNumOperands() != 0 && RI->getOperand(0)->getType()
427           != F.getFunctionType()->getReturnType()) {
428         // We don't support old style multiple return values.
429         MarkLive(F);
430         return;
431       }
432
433   if (!F.hasLocalLinkage() && (!ShouldHackArguments() || F.isIntrinsic())) {
434     MarkLive(F);
435     return;
436   }
437
438   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting callers for fn: " << F.getName() << "\n");
439   // Keep track of the number of live retvals, so we can skip checks once all
440   // of them turn out to be live.
441   unsigned NumLiveRetVals = 0;
442   const Type *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
443   // Loop all uses of the function.
444   for (Value::const_use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end();
445        I != E; ++I) {
446     // If the function is PASSED IN as an argument, its address has been
447     // taken.
448     ImmutableCallSite CS(*I);
449     if (!CS || !CS.isCallee(I)) {
450       MarkLive(F);
451       return;
452     }
453
454     // If this use is anything other than a call site, the function is alive.
455     const Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
456     if (!TheCall) {   // Not a direct call site?
457       MarkLive(F);
458       return;
459     }
460
461     // If we end up here, we are looking at a direct call to our function.
462
463     // Now, check how our return value(s) is/are used in this caller. Don't
464     // bother checking return values if all of them are live already.
465     if (NumLiveRetVals != RetCount) {
466       if (STy) {
467         // Check all uses of the return value.
468         for (Value::const_use_iterator I = TheCall->use_begin(),
469              E = TheCall->use_end(); I != E; ++I) {
470           const ExtractValueInst *Ext = dyn_cast<ExtractValueInst>(*I);
471           if (Ext && Ext->hasIndices()) {
472             // This use uses a part of our return value, survey the uses of
473             // that part and store the results for this index only.
474             unsigned Idx = *Ext->idx_begin();
475             if (RetValLiveness[Idx] != Live) {
476               RetValLiveness[Idx] = SurveyUses(Ext, MaybeLiveRetUses[Idx]);
477               if (RetValLiveness[Idx] == Live)
478                 NumLiveRetVals++;
479             }
480           } else {
481             // Used by something else than extractvalue. Mark all return
482             // values as live.
483             for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i )
484               RetValLiveness[i] = Live;
485             NumLiveRetVals = RetCount;
486             break;
487           }
488         }
489       } else {
490         // Single return value
491         RetValLiveness[0] = SurveyUses(TheCall, MaybeLiveRetUses[0]);
492         if (RetValLiveness[0] == Live)
493           NumLiveRetVals = RetCount;
494       }
495     }
496   }
497
498   // Now we've inspected all callers, record the liveness of our return values.
499   for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
500     MarkValue(CreateRet(&F, i), RetValLiveness[i], MaybeLiveRetUses[i]);
501
502   DEBUG(dbgs() << "DAE - Inspecting args for fn: " << F.getName() << "\n");
503
504   // Now, check all of our arguments.
505   unsigned i = 0;
506   UseVector MaybeLiveArgUses;
507   for (Function::const_arg_iterator AI = F.arg_begin(),
508        E = F.arg_end(); AI != E; ++AI, ++i) {
509     // See what the effect of this use is (recording any uses that cause
510     // MaybeLive in MaybeLiveArgUses).
511     Liveness Result = SurveyUses(AI, MaybeLiveArgUses);
512     // Mark the result.
513     MarkValue(CreateArg(&F, i), Result, MaybeLiveArgUses);
514     // Clear the vector again for the next iteration.
515     MaybeLiveArgUses.clear();
516   }
517 }
518
519 /// MarkValue - This function marks the liveness of RA depending on L. If L is
520 /// MaybeLive, it also takes all uses in MaybeLiveUses and records them in Uses,
521 /// such that RA will be marked live if any use in MaybeLiveUses gets marked
522 /// live later on.
523 void DAE::MarkValue(const RetOrArg &RA, Liveness L,
524                     const UseVector &MaybeLiveUses) {
525   switch (L) {
526     case Live: MarkLive(RA); break;
527     case MaybeLive:
528     {
529       // Note any uses of this value, so this return value can be
530       // marked live whenever one of the uses becomes live.
531       for (UseVector::const_iterator UI = MaybeLiveUses.begin(),
532            UE = MaybeLiveUses.end(); UI != UE; ++UI)
533         Uses.insert(std::make_pair(*UI, RA));
534       break;
535     }
536   }
537 }
538
539 /// MarkLive - Mark the given Function as alive, meaning that it cannot be
540 /// changed in any way. Additionally,
541 /// mark any values that are used as this function's parameters or by its return
542 /// values (according to Uses) live as well.
543 void DAE::MarkLive(const Function &F) {
544   DEBUG(dbgs() << "DAE - Intrinsically live fn: " << F.getName() << "\n");
545   // Mark the function as live.
546   LiveFunctions.insert(&F);
547   // Mark all arguments as live.
548   for (unsigned i = 0, e = F.arg_size(); i != e; ++i)
549     PropagateLiveness(CreateArg(&F, i));
550   // Mark all return values as live.
551   for (unsigned i = 0, e = NumRetVals(&F); i != e; ++i)
552     PropagateLiveness(CreateRet(&F, i));
553 }
554
555 /// MarkLive - Mark the given return value or argument as live. Additionally,
556 /// mark any values that are used by this value (according to Uses) live as
557 /// well.
558 void DAE::MarkLive(const RetOrArg &RA) {
559   if (LiveFunctions.count(RA.F))
560     return; // Function was already marked Live.
561
562   if (!LiveValues.insert(RA).second)
563     return; // We were already marked Live.
564
565   DEBUG(dbgs() << "DAE - Marking " << RA.getDescription() << " live\n");
566   PropagateLiveness(RA);
567 }
568
569 /// PropagateLiveness - Given that RA is a live value, propagate it's liveness
570 /// to any other values it uses (according to Uses).
571 void DAE::PropagateLiveness(const RetOrArg &RA) {
572   // We don't use upper_bound (or equal_range) here, because our recursive call
573   // to ourselves is likely to cause the upper_bound (which is the first value
574   // not belonging to RA) to become erased and the iterator invalidated.
575   UseMap::iterator Begin = Uses.lower_bound(RA);
576   UseMap::iterator E = Uses.end();
577   UseMap::iterator I;
578   for (I = Begin; I != E && I->first == RA; ++I)
579     MarkLive(I->second);
580
581   // Erase RA from the Uses map (from the lower bound to wherever we ended up
582   // after the loop).
583   Uses.erase(Begin, I);
584 }
585
586 // RemoveDeadStuffFromFunction - Remove any arguments and return values from F
587 // that are not in LiveValues. Transform the function and all of the callees of
588 // the function to not have these arguments and return values.
589 //
590 bool DAE::RemoveDeadStuffFromFunction(Function *F) {
591   // Don't modify fully live functions
592   if (LiveFunctions.count(F))
593     return false;
594
595   // Start by computing a new prototype for the function, which is the same as
596   // the old function, but has fewer arguments and a different return type.
597   const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
598   std::vector<const Type*> Params;
599
600   // Set up to build a new list of parameter attributes.
601   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> AttributesVec;
602   const AttrListPtr &PAL = F->getAttributes();
603
604   // The existing function return attributes.
605   Attributes RAttrs = PAL.getRetAttributes();
606   Attributes FnAttrs = PAL.getFnAttributes();
607
608   // Find out the new return value.
609
610   const Type *RetTy = FTy->getReturnType();
611   const Type *NRetTy = NULL;
612   unsigned RetCount = NumRetVals(F);
613
614   // -1 means unused, other numbers are the new index
615   SmallVector<int, 5> NewRetIdxs(RetCount, -1);
616   std::vector<const Type*> RetTypes;
617   if (RetTy->isVoidTy()) {
618     NRetTy = RetTy;
619   } else {
620     const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(RetTy);
621     if (STy)
622       // Look at each of the original return values individually.
623       for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i) {
624         RetOrArg Ret = CreateRet(F, i);
625         if (LiveValues.erase(Ret)) {
626           RetTypes.push_back(STy->getElementType(i));
627           NewRetIdxs[i] = RetTypes.size() - 1;
628         } else {
629           ++NumRetValsEliminated;
630           DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value " << i << " from "
631                 << F->getName() << "\n");
632         }
633       }
634     else
635       // We used to return a single value.
636       if (LiveValues.erase(CreateRet(F, 0))) {
637         RetTypes.push_back(RetTy);
638         NewRetIdxs[0] = 0;
639       } else {
640         DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing return value from " << F->getName()
641               << "\n");
642         ++NumRetValsEliminated;
643       }
644     if (RetTypes.size() > 1)
645       // More than one return type? Return a struct with them. Also, if we used
646       // to return a struct and didn't change the number of return values,
647       // return a struct again. This prevents changing {something} into
648       // something and {} into void.
649       // Make the new struct packed if we used to return a packed struct
650       // already.
651       NRetTy = StructType::get(STy->getContext(), RetTypes, STy->isPacked());
652     else if (RetTypes.size() == 1)
653       // One return type? Just a simple value then, but only if we didn't use to
654       // return a struct with that simple value before.
655       NRetTy = RetTypes.front();
656     else if (RetTypes.size() == 0)
657       // No return types? Make it void, but only if we didn't use to return {}.
658       NRetTy = Type::getVoidTy(F->getContext());
659   }
660
661   assert(NRetTy && "No new return type found?");
662
663   // Remove any incompatible attributes, but only if we removed all return
664   // values. Otherwise, ensure that we don't have any conflicting attributes
665   // here. Currently, this should not be possible, but special handling might be
666   // required when new return value attributes are added.
667   if (NRetTy->isVoidTy())
668     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NRetTy);
669   else
670     assert((RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NRetTy)) == 0
671            && "Return attributes no longer compatible?");
672
673   if (RAttrs)
674     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
675
676   // Remember which arguments are still alive.
677   SmallVector<bool, 10> ArgAlive(FTy->getNumParams(), false);
678   // Construct the new parameter list from non-dead arguments. Also construct
679   // a new set of parameter attributes to correspond. Skip the first parameter
680   // attribute, since that belongs to the return value.
681   unsigned i = 0;
682   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
683        I != E; ++I, ++i) {
684     RetOrArg Arg = CreateArg(F, i);
685     if (LiveValues.erase(Arg)) {
686       Params.push_back(I->getType());
687       ArgAlive[i] = true;
688
689       // Get the original parameter attributes (skipping the first one, that is
690       // for the return value.
691       if (Attributes Attrs = PAL.getParamAttributes(i + 1))
692         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Params.size(), Attrs));
693     } else {
694       ++NumArgumentsEliminated;
695       DEBUG(dbgs() << "DAE - Removing argument " << i << " (" << I->getName()
696             << ") from " << F->getName() << "\n");
697     }
698   }
699
700   if (FnAttrs != Attribute::None)
701     AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
702
703   // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
704   AttrListPtr NewPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
705                                         AttributesVec.end());
706
707   // Create the new function type based on the recomputed parameters.
708   FunctionType *NFTy = FunctionType::get(NRetTy, Params, FTy->isVarArg());
709
710   // No change?
711   if (NFTy == FTy)
712     return false;
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->setAttributes(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     AttributesVec.clear();
732     const AttrListPtr &CallPAL = CS.getAttributes();
733
734     // The call return attributes.
735     Attributes RAttrs = CallPAL.getRetAttributes();
736     Attributes FnAttrs = CallPAL.getFnAttributes();
737     // Adjust in case the function was changed to return void.
738     RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NF->getReturnType());
739     if (RAttrs)
740       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
741
742     // Declare these outside of the loops, so we can reuse them for the second
743     // loop, which loops the varargs.
744     CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin();
745     unsigned i = 0;
746     // Loop over those operands, corresponding to the normal arguments to the
747     // original function, and add those that are still alive.
748     for (unsigned e = FTy->getNumParams(); i != e; ++I, ++i)
749       if (ArgAlive[i]) {
750         Args.push_back(*I);
751         // Get original parameter attributes, but skip return attributes.
752         if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
753           AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
754       }
755
756     // Push any varargs arguments on the list. Don't forget their attributes.
757     for (CallSite::arg_iterator E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
758       Args.push_back(*I);
759       if (Attributes Attrs = CallPAL.getParamAttributes(i + 1))
760         AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(Args.size(), Attrs));
761     }
762
763     if (FnAttrs != Attribute::None)
764       AttributesVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
765
766     // Reconstruct the AttributesList based on the vector we constructed.
767     AttrListPtr NewCallPAL = AttrListPtr::get(AttributesVec.begin(),
768                                               AttributesVec.end());
769
770     Instruction *New;
771     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
772       New = InvokeInst::Create(NF, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
773                                Args.begin(), Args.end(), "", Call);
774       cast<InvokeInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
775       cast<InvokeInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
776     } else {
777       New = CallInst::Create(NF, Args.begin(), Args.end(), "", Call);
778       cast<CallInst>(New)->setCallingConv(CS.getCallingConv());
779       cast<CallInst>(New)->setAttributes(NewCallPAL);
780       if (cast<CallInst>(Call)->isTailCall())
781         cast<CallInst>(New)->setTailCall();
782     }
783     if (MDNode *N = Call->getDbgMetadata())
784       New->setDbgMetadata(N);
785
786     Args.clear();
787
788     if (!Call->use_empty()) {
789       if (New->getType() == Call->getType()) {
790         // Return type not changed? Just replace users then.
791         Call->replaceAllUsesWith(New);
792         New->takeName(Call);
793       } else if (New->getType()->isVoidTy()) {
794         // Our return value has uses, but they will get removed later on.
795         // Replace by null for now.
796         Call->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Call->getType()));
797       } else {
798         assert(RetTy->isStructTy() &&
799                "Return type changed, but not into a void. The old return type"
800                " must have been a struct!");
801         Instruction *InsertPt = Call;
802         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
803           BasicBlock::iterator IP = II->getNormalDest()->begin();
804           while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
805           InsertPt = IP;
806         }
807
808         // We used to return a struct. Instead of doing smart stuff with all the
809         // uses of this struct, we will just rebuild it using
810         // extract/insertvalue chaining and let instcombine clean that up.
811         //
812         // Start out building up our return value from undef
813         Value *RetVal = UndefValue::get(RetTy);
814         for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
815           if (NewRetIdxs[i] != -1) {
816             Value *V;
817             if (RetTypes.size() > 1)
818               // We are still returning a struct, so extract the value from our
819               // return value
820               V = ExtractValueInst::Create(New, NewRetIdxs[i], "newret",
821                                            InsertPt);
822             else
823               // We are now returning a single element, so just insert that
824               V = New;
825             // Insert the value at the old position
826             RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, V, i, "oldret", InsertPt);
827           }
828         // Now, replace all uses of the old call instruction with the return
829         // struct we built
830         Call->replaceAllUsesWith(RetVal);
831         New->takeName(Call);
832       }
833     }
834
835     // Finally, remove the old call from the program, reducing the use-count of
836     // F.
837     Call->eraseFromParent();
838   }
839
840   // Since we have now created the new function, splice the body of the old
841   // function right into the new function, leaving the old rotting hulk of the
842   // function empty.
843   NF->getBasicBlockList().splice(NF->begin(), F->getBasicBlockList());
844
845   // Loop over the argument list, transfering uses of the old arguments over to
846   // the new arguments, also transfering over the names as well.
847   i = 0;
848   for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end(),
849        I2 = NF->arg_begin(); I != E; ++I, ++i)
850     if (ArgAlive[i]) {
851       // If this is a live argument, move the name and users over to the new
852       // version.
853       I->replaceAllUsesWith(I2);
854       I2->takeName(I);
855       ++I2;
856     } else {
857       // If this argument is dead, replace any uses of it with null constants
858       // (these are guaranteed to become unused later on).
859       I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
860     }
861
862   // If we change the return value of the function we must rewrite any return
863   // instructions.  Check this now.
864   if (F->getReturnType() != NF->getReturnType())
865     for (Function::iterator BB = NF->begin(), E = NF->end(); BB != E; ++BB)
866       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
867         Value *RetVal;
868
869         if (NFTy->getReturnType()->isVoidTy()) {
870           RetVal = 0;
871         } else {
872           assert (RetTy->isStructTy());
873           // The original return value was a struct, insert
874           // extractvalue/insertvalue chains to extract only the values we need
875           // to return and insert them into our new result.
876           // This does generate messy code, but we'll let it to instcombine to
877           // clean that up.
878           Value *OldRet = RI->getOperand(0);
879           // Start out building up our return value from undef
880           RetVal = UndefValue::get(NRetTy);
881           for (unsigned i = 0; i != RetCount; ++i)
882             if (NewRetIdxs[i] != -1) {
883               ExtractValueInst *EV = ExtractValueInst::Create(OldRet, i,
884                                                               "oldret", RI);
885               if (RetTypes.size() > 1) {
886                 // We're still returning a struct, so reinsert the value into
887                 // our new return value at the new index
888
889                 RetVal = InsertValueInst::Create(RetVal, EV, NewRetIdxs[i],
890                                                  "newret", RI);
891               } else {
892                 // We are now only returning a simple value, so just return the
893                 // extracted value.
894                 RetVal = EV;
895               }
896             }
897         }
898         // Replace the return instruction with one returning the new return
899         // value (possibly 0 if we became void).
900         ReturnInst::Create(F->getContext(), RetVal, RI);
901         BB->getInstList().erase(RI);
902       }
903
904   // Now that the old function is dead, delete it.
905   F->eraseFromParent();
906
907   return true;
908 }
909
910 bool DAE::runOnModule(Module &M) {
911   bool Changed = false;
912
913   // First pass: Do a simple check to see if any functions can have their "..."
914   // removed.  We can do this if they never call va_start.  This loop cannot be
915   // fused with the next loop, because deleting a function invalidates
916   // information computed while surveying other functions.
917   DEBUG(dbgs() << "DAE - Deleting dead varargs\n");
918   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
919     Function &F = *I++;
920     if (F.getFunctionType()->isVarArg())
921       Changed |= DeleteDeadVarargs(F);
922   }
923
924   // Second phase:loop through the module, determining which arguments are live.
925   // We assume all arguments are dead unless proven otherwise (allowing us to
926   // determine that dead arguments passed into recursive functions are dead).
927   //
928   DEBUG(dbgs() << "DAE - Determining liveness\n");
929   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
930     SurveyFunction(*I);
931
932   // Now, remove all dead arguments and return values from each function in
933   // turn.
934   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ) {
935     // Increment now, because the function will probably get removed (ie.
936     // replaced by a new one).
937     Function *F = I++;
938     Changed |= RemoveDeadStuffFromFunction(F);
939   }
940   return Changed;
941 }