lib/Transforms/IPO/IPConstantPropagation.cpp

   1 //===-- IPConstantPropagation.cpp - Propagate constants through calls -----===//
   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 implements an _extremely_ simple interprocedural constant
  11 // propagation pass.  It could certainly be improved in many different ways,
  12 // like using a worklist.  This pass makes arguments dead, but does not remove
  13 // them.  The existing dead argument elimination pass should be run after this
  14 // to clean up the mess.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "ipconstprop"
  19 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/Instructions.h"
  22 #include "llvm/Module.h"
  23 #include "llvm/Pass.h"
  24 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  25 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  28 using namespace llvm;
  29
  30 STATISTIC(NumArgumentsProped, "Number of args turned into constants");
  31 STATISTIC(NumReturnValProped, "Number of return values turned into constants");
  32
  33 namespace {
  34   /// IPCP - The interprocedural constant propagation pass
  35   ///
  36   struct VISIBILITY_HIDDEN IPCP : public ModulePass {
  37     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  38     IPCP() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
  39
  40     bool runOnModule(Module &M);
  41   private:
  42     bool PropagateConstantsIntoArguments(Function &F);
  43     bool PropagateConstantReturn(Function &F);
  44   };
  45   char IPCP::ID = 0;
  46   RegisterPass<IPCP> X("ipconstprop", "Interprocedural constant propagation");
  47 }
  48
  49 ModulePass *llvm::createIPConstantPropagationPass() { return new IPCP(); }
  50
  51 bool IPCP::runOnModule(Module &M) {
  52   bool Changed = false;
  53   bool LocalChange = true;
  54
  55   // FIXME: instead of using smart algorithms, we just iterate until we stop
  56   // making changes.
  57   while (LocalChange) {
  58     LocalChange = false;
  59     for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
  60       if (!I->isDeclaration()) {
  61         // Delete any klingons.
  62         I->removeDeadConstantUsers();
  63         if (I->hasInternalLinkage())
  64           LocalChange |= PropagateConstantsIntoArguments(*I);
  65         Changed |= PropagateConstantReturn(*I);
  66       }
  67     Changed |= LocalChange;
  68   }
  69   return Changed;
  70 }
  71
  72 /// PropagateConstantsIntoArguments - Look at all uses of the specified
  73 /// function.  If all uses are direct call sites, and all pass a particular
  74 /// constant in for an argument, propagate that constant in as the argument.
  75 ///
  76 bool IPCP::PropagateConstantsIntoArguments(Function &F) {
  77   if (F.arg_empty() || F.use_empty()) return false; // No arguments? Early exit.
  78
  79   std::vector<std::pair<Constant*, bool> > ArgumentConstants;
  80   ArgumentConstants.resize(F.arg_size());
  81
  82   unsigned NumNonconstant = 0;
  83
  84   for (Value::use_iterator I = F.use_begin(), E = F.use_end(); I != E; ++I)
  85     if (!isa<Instruction>(*I))
  86       return false;  // Used by a non-instruction, do not transform
  87     else {
  88       CallSite CS = CallSite::get(cast<Instruction>(*I));
  89       if (CS.getInstruction() == 0 ||
  90           CS.getCalledFunction() != &F)
  91         return false;  // Not a direct call site?
  92
  93       // Check out all of the potentially constant arguments
  94       CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
  95       Function::arg_iterator Arg = F.arg_begin();
  96       for (unsigned i = 0, e = ArgumentConstants.size(); i != e;
  97            ++i, ++AI, ++Arg) {
  98         if (*AI == &F) return false;  // Passes the function into itself
  99
 100         if (!ArgumentConstants[i].second) {
 101           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*AI)) {
 102             if (!ArgumentConstants[i].first)
 103               ArgumentConstants[i].first = C;
 104             else if (ArgumentConstants[i].first != C) {
 105               // Became non-constant
 106               ArgumentConstants[i].second = true;
 107               ++NumNonconstant;
 108               if (NumNonconstant == ArgumentConstants.size()) return false;
 109             }
 110           } else if (*AI != &*Arg) {    // Ignore recursive calls with same arg
 111             // This is not a constant argument.  Mark the argument as
 112             // non-constant.
 113             ArgumentConstants[i].second = true;
 114             ++NumNonconstant;
 115             if (NumNonconstant == ArgumentConstants.size()) return false;
 116           }
 117         }
 118       }
 119     }
 120
 121   // If we got to this point, there is a constant argument!
 122   assert(NumNonconstant != ArgumentConstants.size());
 123   Function::arg_iterator AI = F.arg_begin();
 124   bool MadeChange = false;
 125   for (unsigned i = 0, e = ArgumentConstants.size(); i != e; ++i, ++AI)
 126     // Do we have a constant argument!?
 127     if (!ArgumentConstants[i].second && !AI->use_empty()) {
 128       Value *V = ArgumentConstants[i].first;
 129       if (V == 0) V = UndefValue::get(AI->getType());
 130       AI->replaceAllUsesWith(V);
 131       ++NumArgumentsProped;
 132       MadeChange = true;
 133     }
 134   return MadeChange;
 135 }
 136
 137
 138 // Check to see if this function returns a constant.  If so, replace all callers
 139 // that user the return value with the returned valued.  If we can replace ALL
 140 // callers,
 141 bool IPCP::PropagateConstantReturn(Function &F) {
 142   if (F.getReturnType() == Type::VoidTy)
 143     return false; // No return value.
 144
 145   // Check to see if this function returns a constant.
 146   SmallVector<Value *,4> RetVals;
 147   const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
 148   if (STy)
 149     RetVals.assign(STy->getNumElements(), 0);
 150   else
 151     RetVals.push_back(0);
 152
 153   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
 154     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
 155       assert(RetVals.size() == RI->getNumOperands() &&
 156              "Invalid ReturnInst operands!");
 157       for (unsigned i = 0, e = RetVals.size(); i != e; ++i) {
 158         if (isa<UndefValue>(RI->getOperand(i)))
 159           continue; // Ignore
 160         Constant *C = dyn_cast<Constant>(RI->getOperand(i));
 161         if (C == 0)
 162           return false; // Does not return a constant.
 163
 164         Value *RV = RetVals[i];
 165         if (RV == 0)
 166           RetVals[i] = C;
 167         else if (RV != C)
 168           return false; // Does not return the same constant.
 169       }
 170     }
 171
 172   if (STy) {
 173     for (unsigned i = 0, e = RetVals.size(); i < e; ++i)
 174       if (RetVals[i] == 0)
 175         RetVals[i] = UndefValue::get(STy->getElementType(i));
 176   } else {
 177     assert(RetVals.size() == 1);
 178     if (RetVals[0] == 0)
 179       RetVals[0] = UndefValue::get(F.getReturnType());
 180   }
 181
 182   // If we got here, the function returns a constant value.  Loop over all
 183   // users, replacing any uses of the return value with the returned constant.
 184   bool ReplacedAllUsers = true;
 185   bool MadeChange = false;
 186   for (Value::use_iterator UI = F.use_begin(), E = F.use_end(); UI != E; ++UI) {
 187     // Make sure this is an invoke or call and that the use is for the callee.
 188     if (!(isa<InvokeInst>(*UI) || isa<CallInst>(*UI)) ||
 189         UI.getOperandNo() != 0) {
 190       ReplacedAllUsers = false;
 191       continue;
 192     }
 193
 194     Instruction *Call = cast<Instruction>(*UI);
 195     if (Call->use_empty())
 196       continue;
 197
 198     MadeChange = true;
 199
 200     if (STy == 0) {
 201       Call->replaceAllUsesWith(RetVals[0]);
 202       continue;
 203     }
 204
 205     while (!Call->use_empty()) {
 206       GetResultInst *GR = cast<GetResultInst>(Call->use_back());
 207       GR->replaceAllUsesWith(RetVals[GR->getIndex()]);
 208       GR->eraseFromParent();
 209     }
 210   }
 211
 212   // If we replace all users with the returned constant, and there can be no
 213   // other callers of the function, replace the constant being returned in the
 214   // function with an undef value.
 215   if (ReplacedAllUsers && F.hasInternalLinkage()) {
 216     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 217       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
 218         for (unsigned i = 0, e = RetVals.size(); i < e; ++i) {
 219           Value *RetVal = RetVals[i];
 220           if (isa<UndefValue>(RetVal))
 221             continue;
 222           Value *RV = UndefValue::get(RetVal->getType());
 223           if (RI->getOperand(i) != RV) {
 224             RI->setOperand(i, RV);
 225             MadeChange = true;
 226           }
 227         }
 228       }
 229     }
 230   }
 231
 232   if (MadeChange) ++NumReturnValProped;
 233   return MadeChange;
 234 }