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/LLVMContext.h"
  23 #include "llvm/Module.h"
  24 #include "llvm/Pass.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  26 #include "llvm/Support/CallSite.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 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         (AI->hasByValAttr() && !F.onlyReadsMemory()))
 134       continue;
 135
 136     Value *V = ArgumentConstants[i].first;
 137     if (V == 0) V = UndefValue::get(AI->getType());
 138     AI->replaceAllUsesWith(V);
 139     ++NumArgumentsProped;
 140     MadeChange = true;
 141   }
 142   return MadeChange;
 143 }
 144
 145
 146 // Check to see if this function returns one or more constants. If so, replace
 147 // all callers that use those return values with the constant value. This will
 148 // leave in the actual return values and instructions, but deadargelim will
 149 // clean that up.
 150 //
 151 // Additionally if a function always returns one of its arguments directly,
 152 // callers will be updated to use the value they pass in directly instead of
 153 // using the return value.
 154 bool IPCP::PropagateConstantReturn(Function &F) {
 155   if (F.getReturnType() == Type::getVoidTy(F.getContext()))
 156     return false; // No return value.
 157
 158   // If this function could be overridden later in the link stage, we can't
 159   // propagate information about its results into callers.
 160   if (F.mayBeOverridden())
 161     return false;
 162
 163   LLVMContext &Context = F.getContext();
 164
 165   // Check to see if this function returns a constant.
 166   SmallVector<Value *,4> RetVals;
 167   const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(F.getReturnType());
 168   if (STy)
 169     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i < e; ++i)
 170       RetVals.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
 171   else
 172     RetVals.push_back(UndefValue::get(F.getReturnType()));
 173
 174   unsigned NumNonConstant = 0;
 175   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
 176     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
 177       for (unsigned i = 0, e = RetVals.size(); i != e; ++i) {
 178         // Already found conflicting return values?
 179         Value *RV = RetVals[i];
 180         if (!RV)
 181           continue;
 182
 183         // Find the returned value
 184         Value *V;
 185         if (!STy)
 186           V = RI->getOperand(i);
 187         else
 188           V = FindInsertedValue(RI->getOperand(0), i, Context);
 189
 190         if (V) {
 191           // Ignore undefs, we can change them into anything
 192           if (isa<UndefValue>(V))
 193             continue;
 194
 195           // Try to see if all the rets return the same constant or argument.
 196           if (isa<Constant>(V) || isa<Argument>(V)) {
 197             if (isa<UndefValue>(RV)) {
 198               // No value found yet? Try the current one.
 199               RetVals[i] = V;
 200               continue;
 201             }
 202             // Returning the same value? Good.
 203             if (RV == V)
 204               continue;
 205           }
 206         }
 207         // Different or no known return value? Don't propagate this return
 208         // value.
 209         RetVals[i] = 0;
 210         // All values non constant? Stop looking.
 211         if (++NumNonConstant == RetVals.size())
 212           return false;
 213       }
 214     }
 215
 216   // If we got here, the function returns at least one constant value.  Loop
 217   // over all users, replacing any uses of the return value with the returned
 218   // constant.
 219   bool MadeChange = false;
 220   for (Value::use_iterator UI = F.use_begin(), E = F.use_end(); UI != E; ++UI) {
 221     CallSite CS = CallSite::get(*UI);
 222     Instruction* Call = CS.getInstruction();
 223
 224     // Not a call instruction or a call instruction that's not calling F
 225     // directly?
 226     if (!Call || !CS.isCallee(UI))
 227       continue;
 228
 229     // Call result not used?
 230     if (Call->use_empty())
 231       continue;
 232
 233     MadeChange = true;
 234
 235     if (STy == 0) {
 236       Value* New = RetVals[0];
 237       if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(New))
 238         // Was an argument returned? Then find the corresponding argument in
 239         // the call instruction and use that.
 240         New = CS.getArgument(A->getArgNo());
 241       Call->replaceAllUsesWith(New);
 242       continue;
 243     }
 244
 245     for (Value::use_iterator I = Call->use_begin(), E = Call->use_end();
 246          I != E;) {
 247       Instruction *Ins = cast<Instruction>(*I);
 248
 249       // Increment now, so we can remove the use
 250       ++I;
 251
 252       // Find the index of the retval to replace with
 253       int index = -1;
 254       if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Ins))
 255         if (EV->hasIndices())
 256           index = *EV->idx_begin();
 257
 258       // If this use uses a specific return value, and we have a replacement,
 259       // replace it.
 260       if (index != -1) {
 261         Value *New = RetVals[index];
 262         if (New) {
 263           if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(New))
 264             // Was an argument returned? Then find the corresponding argument in
 265             // the call instruction and use that.
 266             New = CS.getArgument(A->getArgNo());
 267           Ins->replaceAllUsesWith(New);
 268           Ins->eraseFromParent();
 269         }
 270       }
 271     }
 272   }
 273
 274   if (MadeChange) ++NumReturnValProped;
 275   return MadeChange;
 276 }