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