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/Analysis/ValueTracking.h"
  25 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  26 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  27 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 STATISTIC(NumArgumentsProped, "Number of args turned into constants");
  32 STATISTIC(NumReturnValProped, "Number of return values turned into constants");
  33
  34 namespace {
  35   /// IPCP - The interprocedural constant propagation pass
  36   ///
  37   struct VISIBILITY_HIDDEN IPCP : public ModulePass {
  38     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  39     IPCP() : ModulePass(&ID) {}
  40
  41     bool runOnModule(Module &M);
  42   private:
  43     bool PropagateConstantsIntoArguments(Function &F);
  44     bool PropagateConstantReturn(Function &F);
  45   };
  46 }
  47
  48 char IPCP::ID = 0;
  49 static RegisterPass<IPCP>
  50 X("ipconstprop", "Interprocedural constant propagation");
  51
  52 ModulePass *llvm::createIPConstantPropagationPass() { return new IPCP(); }
  53
  54 bool IPCP::runOnModule(Module &M) {
  55   bool Changed = false;
  56   bool LocalChange = true;
  57
  58   // FIXME: instead of using smart algorithms, we just iterate until we stop
  59   // making changes.
  60   while (LocalChange) {
  61     LocalChange = false;
  62     for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
  63       if (!I->isDeclaration()) {
  64         // Delete any klingons.
  65         I->removeDeadConstantUsers();
  66         if (I->hasLocalLinkage())
  67           LocalChange |= PropagateConstantsIntoArguments(*I);
  68         Changed |= PropagateConstantReturn(*I);
  69       }
  70     Changed |= LocalChange;
  71   }
  72   return Changed;
  73 }
  74
  75 /// PropagateConstantsIntoArguments - Look at all uses of the specified
  76 /// function.  If all uses are direct call sites, and all pass a particular
  77 /// constant in for an argument, propagate that constant in as the argument.
  78 ///
  79 bool IPCP::PropagateConstantsIntoArguments(Function &F) {
  80   if (F.arg_empty() || F.use_empty()) return false; // No arguments? Early exit.
  81
  82   // For each argument, keep track of its constant value and whether it is a
  83   // constant or not.  The bool is driven to true when found to be non-constant.
  84   SmallVector<std::pair<Constant*, bool>, 16> ArgumentConstants;
  85   ArgumentConstants.resize(F.arg_size());
  86
  87   unsigned NumNonconstant = 0;
  88   for (Value::use_iterator UI = F.use_begin(), E = F.use_end(); UI != E; ++UI) {
  89     // Used by a non-instruction, or not the callee of a function, do not
  90     // transform.
  91     if (!isa<CallInst>(*UI) && !isa<InvokeInst>(*UI))
  92       return false;
  93
  94     CallSite CS = CallSite::get(cast<Instruction>(*UI));
  95     if (!CS.isCallee(UI))
  96       return false;
  97
  98     // Check out all of the potentially constant arguments.  Note that we don't
  99     // inspect varargs here.
 100     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
 101     Function::arg_iterator Arg = F.arg_begin();
 102     for (unsigned i = 0, e = ArgumentConstants.size(); i != e;
 103          ++i, ++AI, ++Arg) {
 104
 105       // If this argument is known non-constant, ignore it.
 106       if (ArgumentConstants[i].second)
 107         continue;
 108
 109       Constant *C = dyn_cast<Constant>(*AI);
 110       if (C && ArgumentConstants[i].first == 0) {
 111         ArgumentConstants[i].first = C;   // First constant seen.
 112       } else if (C && ArgumentConstants[i].first == C) {
 113         // Still the constant value we think it is.
 114       } else if (*AI == &*Arg) {
 115         // Ignore recursive calls passing argument down.
 116       } else {
 117         // Argument became non-constant.  If all arguments are non-constant now,
 118         // give up on this function.
 119         if (++NumNonconstant == ArgumentConstants.size())
 120           return false;
 121         ArgumentConstants[i].second = true;
 122       }
 123     }
 124   }
 125
 126   // If we got to this point, there is a constant argument!
 127   assert(NumNonconstant != ArgumentConstants.size());
 128   bool MadeChange = false;
 129   Function::arg_iterator AI = F.arg_begin();
 130   for (unsigned i = 0, e = ArgumentConstants.size(); i != e; ++i, ++AI) {
 131     // Do we have a constant argument?
 132     if (ArgumentConstants[i].second || AI->use_empty())
 133       continue;
 134
 135     Value *V = ArgumentConstants[i].first;
 136     if (V == 0) V = UndefValue::get(AI->getType());
 137     AI->replaceAllUsesWith(V);
 138     ++NumArgumentsProped;
 139     MadeChange = true;
 140   }
 141   return MadeChange;
 142 }
 143
 144
 145 // Check to see if this function returns one or more constants. If so, replace
 146 // all callers that use those return values with the constant value. This will
 147 // leave in the actual return values and instructions, but deadargelim will
 148 // clean that up.
 149 //
 150 // Additionally if a function always returns one of its arguments directly,
 151 // callers will be updated to use the value they pass in directly instead of
 152 // using the return value.
 153 bool IPCP::PropagateConstantReturn(Function &F) {
 154   if (F.getReturnType() == Type::VoidTy)
 155     return false; // No return value.
 156
 157   // If this function could be overridden later in the link stage, we can't
 158   // propagate information about its results into callers.
 159   if (F.mayBeOverridden())
 160     return false;
 161
 162   // Check to see if this function returns a constant.
 163   SmallVector<Value *,4> RetVals;
 164   const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
 165   if (STy)
 166     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i < e; ++i)
 167       RetVals.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
 168   else
 169     RetVals.push_back(UndefValue::get(F.getReturnType()));
 170
 171   unsigned NumNonConstant = 0;
 172   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
 173     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
 174       for (unsigned i = 0, e = RetVals.size(); i != e; ++i) {
 175         // Already found conflicting return values?
 176         Value *RV = RetVals[i];
 177         if (!RV)
 178           continue;
 179
 180         // Find the returned value
 181         Value *V;
 182         if (!STy)
 183           V = RI->getOperand(i);
 184         else
 185           V = FindInsertedValue(RI->getOperand(0), i);
 186
 187         if (V) {
 188           // Ignore undefs, we can change them into anything
 189           if (isa<UndefValue>(V))
 190             continue;
 191
 192           // Try to see if all the rets return the same constant or argument.
 193           if (isa<Constant>(V) || isa<Argument>(V)) {
 194             if (isa<UndefValue>(RV)) {
 195               // No value found yet? Try the current one.
 196               RetVals[i] = V;
 197               continue;
 198             }
 199             // Returning the same value? Good.
 200             if (RV == V)
 201               continue;
 202           }
 203         }
 204         // Different or no known return value? Don't propagate this return
 205         // value.
 206         RetVals[i] = 0;
 207         // All values non constant? Stop looking.
 208         if (++NumNonConstant == RetVals.size())
 209           return false;
 210       }
 211     }
 212
 213   // If we got here, the function returns at least one constant value.  Loop
 214   // over all users, replacing any uses of the return value with the returned
 215   // constant.
 216   bool MadeChange = false;
 217   for (Value::use_iterator UI = F.use_begin(), E = F.use_end(); UI != E; ++UI) {
 218     CallSite CS = CallSite::get(*UI);
 219     Instruction* Call = CS.getInstruction();
 220
 221     // Not a call instruction or a call instruction that's not calling F
 222     // directly?
 223     if (!Call || !CS.isCallee(UI))
 224       continue;
 225
 226     // Call result not used?
 227     if (Call->use_empty())
 228       continue;
 229
 230     MadeChange = true;
 231
 232     if (STy == 0) {
 233       Value* New = RetVals[0];
 234       if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(New))
 235         // Was an argument returned? Then find the corresponding argument in
 236         // the call instruction and use that.
 237         New = CS.getArgument(A->getArgNo());
 238       Call->replaceAllUsesWith(New);
 239       continue;
 240     }
 241
 242     for (Value::use_iterator I = Call->use_begin(), E = Call->use_end();
 243          I != E;) {
 244       Instruction *Ins = dyn_cast<Instruction>(*I);
 245
 246       // Increment now, so we can remove the use
 247       ++I;
 248
 249       // Not an instruction? Ignore
 250       if (!Ins)
 251         continue;
 252
 253       // Find the index of the retval to replace with
 254       int index = -1;
 255       if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Ins))
 256         if (EV->hasIndices())
 257           index = *EV->idx_begin();
 258
 259       // If this use uses a specific return value, and we have a replacement,
 260       // replace it.
 261       if (index != -1) {
 262         Value *New = RetVals[index];
 263         if (New) {
 264           if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(New))
 265             // Was an argument returned? Then find the corresponding argument in
 266             // the call instruction and use that.
 267             New = CS.getArgument(A->getArgNo());
 268           Ins->replaceAllUsesWith(New);
 269           Ins->eraseFromParent();
 270         }
 271       }
 272     }
 273   }
 274
 275   if (MadeChange) ++NumReturnValProped;
 276   return MadeChange;
 277 }