Revert r110396 to fix buildbots.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / Inliner.cpp
1 //===- Inliner.cpp - Code common to all inliners --------------------------===//
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 file implements the mechanics required to implement inlining without
11 // missing any calls and updating the call graph.  The decisions of which calls
12 // are profitable to inline are implemented elsewhere.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "inline"
17 #include "llvm/Module.h"
18 #include "llvm/Instructions.h"
19 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
20 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
21 #include "llvm/Analysis/InlineCost.h"
22 #include "llvm/Target/TargetData.h"
23 #include "llvm/Transforms/IPO/InlinerPass.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
26 #include "llvm/Support/CallSite.h"
27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
32 #include <set>
33 using namespace llvm;
34
35 STATISTIC(NumInlined, "Number of functions inlined");
36 STATISTIC(NumCallsDeleted, "Number of call sites deleted, not inlined");
37 STATISTIC(NumDeleted, "Number of functions deleted because all callers found");
38 STATISTIC(NumMergedAllocas, "Number of allocas merged together");
39
40 static cl::opt<int>
41 InlineLimit("inline-threshold", cl::Hidden, cl::init(225), cl::ZeroOrMore,
42         cl::desc("Control the amount of inlining to perform (default = 225)"));
43
44 static cl::opt<int>
45 HintThreshold("inlinehint-threshold", cl::Hidden, cl::init(325),
46               cl::desc("Threshold for inlining functions with inline hint"));
47
48 // Threshold to use when optsize is specified (and there is no -inline-limit).
49 const int OptSizeThreshold = 75;
50
51 Inliner::Inliner(void *ID) 
52   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(InlineLimit) {}
53
54 Inliner::Inliner(void *ID, int Threshold) 
55   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(Threshold) {}
56
57 /// getAnalysisUsage - For this class, we declare that we require and preserve
58 /// the call graph.  If the derived class implements this method, it should
59 /// always explicitly call the implementation here.
60 void Inliner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
61   CallGraphSCCPass::getAnalysisUsage(Info);
62 }
63
64
65 typedef DenseMap<const ArrayType*, std::vector<AllocaInst*> >
66 InlinedArrayAllocasTy;
67
68 /// InlineCallIfPossible - If it is possible to inline the specified call site,
69 /// do so and update the CallGraph for this operation.
70 ///
71 /// This function also does some basic book-keeping to update the IR.  The
72 /// InlinedArrayAllocas map keeps track of any allocas that are already
73 /// available from other  functions inlined into the caller.  If we are able to
74 /// inline this call site we attempt to reuse already available allocas or add
75 /// any new allocas to the set if not possible.
76 static bool InlineCallIfPossible(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
77                                  InlinedArrayAllocasTy &InlinedArrayAllocas) {
78   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
79   Function *Caller = CS.getCaller();
80
81   // Try to inline the function.  Get the list of static allocas that were
82   // inlined.
83   if (!InlineFunction(CS, IFI))
84     return false;
85
86   // If the inlined function had a higher stack protection level than the
87   // calling function, then bump up the caller's stack protection level.
88   if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
89     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtectReq);
90   else if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtect) &&
91            !Caller->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
92     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtect);
93
94   
95   // Look at all of the allocas that we inlined through this call site.  If we
96   // have already inlined other allocas through other calls into this function,
97   // then we know that they have disjoint lifetimes and that we can merge them.
98   //
99   // There are many heuristics possible for merging these allocas, and the
100   // different options have different tradeoffs.  One thing that we *really*
101   // don't want to hurt is SRoA: once inlining happens, often allocas are no
102   // longer address taken and so they can be promoted.
103   //
104   // Our "solution" for that is to only merge allocas whose outermost type is an
105   // array type.  These are usually not promoted because someone is using a
106   // variable index into them.  These are also often the most important ones to
107   // merge.
108   //
109   // A better solution would be to have real memory lifetime markers in the IR
110   // and not have the inliner do any merging of allocas at all.  This would
111   // allow the backend to do proper stack slot coloring of all allocas that
112   // *actually make it to the backend*, which is really what we want.
113   //
114   // Because we don't have this information, we do this simple and useful hack.
115   //
116   SmallPtrSet<AllocaInst*, 16> UsedAllocas;
117   
118   // Loop over all the allocas we have so far and see if they can be merged with
119   // a previously inlined alloca.  If not, remember that we had it.
120   for (unsigned AllocaNo = 0, e = IFI.StaticAllocas.size();
121        AllocaNo != e; ++AllocaNo) {
122     AllocaInst *AI = IFI.StaticAllocas[AllocaNo];
123     
124     // Don't bother trying to merge array allocations (they will usually be
125     // canonicalized to be an allocation *of* an array), or allocations whose
126     // type is not itself an array (because we're afraid of pessimizing SRoA).
127     const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
128     if (ATy == 0 || AI->isArrayAllocation())
129       continue;
130     
131     // Get the list of all available allocas for this array type.
132     std::vector<AllocaInst*> &AllocasForType = InlinedArrayAllocas[ATy];
133     
134     // Loop over the allocas in AllocasForType to see if we can reuse one.  Note
135     // that we have to be careful not to reuse the same "available" alloca for
136     // multiple different allocas that we just inlined, we use the 'UsedAllocas'
137     // set to keep track of which "available" allocas are being used by this
138     // function.  Also, AllocasForType can be empty of course!
139     bool MergedAwayAlloca = false;
140     for (unsigned i = 0, e = AllocasForType.size(); i != e; ++i) {
141       AllocaInst *AvailableAlloca = AllocasForType[i];
142       
143       // The available alloca has to be in the right function, not in some other
144       // function in this SCC.
145       if (AvailableAlloca->getParent() != AI->getParent())
146         continue;
147       
148       // If the inlined function already uses this alloca then we can't reuse
149       // it.
150       if (!UsedAllocas.insert(AvailableAlloca))
151         continue;
152       
153       // Otherwise, we *can* reuse it, RAUW AI into AvailableAlloca and declare
154       // success!
155       DEBUG(dbgs() << "    ***MERGED ALLOCA: " << *AI);
156       
157       AI->replaceAllUsesWith(AvailableAlloca);
158       AI->eraseFromParent();
159       MergedAwayAlloca = true;
160       ++NumMergedAllocas;
161       break;
162     }
163
164     // If we already nuked the alloca, we're done with it.
165     if (MergedAwayAlloca)
166       continue;
167
168     // If we were unable to merge away the alloca either because there are no
169     // allocas of the right type available or because we reused them all
170     // already, remember that this alloca came from an inlined function and mark
171     // it used so we don't reuse it for other allocas from this inline
172     // operation.
173     AllocasForType.push_back(AI);
174     UsedAllocas.insert(AI);
175   }
176   
177   return true;
178 }
179
180 unsigned Inliner::getInlineThreshold(CallSite CS) const {
181   int thres = InlineThreshold;
182
183   // Listen to optsize when -inline-limit is not given.
184   Function *Caller = CS.getCaller();
185   if (Caller && !Caller->isDeclaration() &&
186       Caller->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize) &&
187       InlineLimit.getNumOccurrences() == 0)
188     thres = OptSizeThreshold;
189
190   // Listen to inlinehint when it would increase the threshold.
191   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
192   if (HintThreshold > thres && Callee && !Callee->isDeclaration() &&
193       Callee->hasFnAttr(Attribute::InlineHint))
194     thres = HintThreshold;
195
196   return thres;
197 }
198
199 /// shouldInline - Return true if the inliner should attempt to inline
200 /// at the given CallSite.
201 bool Inliner::shouldInline(CallSite CS) {
202   InlineCost IC = getInlineCost(CS);
203   
204   if (IC.isAlways()) {
205     DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=always"
206           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
207     return true;
208   }
209   
210   if (IC.isNever()) {
211     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=never"
212           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
213     return false;
214   }
215   
216   int Cost = IC.getValue();
217   Function *Caller = CS.getCaller();
218   int CurrentThreshold = getInlineThreshold(CS);
219   float FudgeFactor = getInlineFudgeFactor(CS);
220   int AdjThreshold = (int)(CurrentThreshold * FudgeFactor);
221   if (Cost >= AdjThreshold) {
222     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=" << Cost
223           << ", thres=" << AdjThreshold
224           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
225     return false;
226   }
227   
228   // Try to detect the case where the current inlining candidate caller
229   // (call it B) is a static function and is an inlining candidate elsewhere,
230   // and the current candidate callee (call it C) is large enough that
231   // inlining it into B would make B too big to inline later.  In these
232   // circumstances it may be best not to inline C into B, but to inline B
233   // into its callers.
234   if (Caller->hasLocalLinkage()) {
235     int TotalSecondaryCost = 0;
236     bool outerCallsFound = false;
237     bool allOuterCallsWillBeInlined = true;
238     bool someOuterCallWouldNotBeInlined = false;
239     for (Value::use_iterator I = Caller->use_begin(), E =Caller->use_end(); 
240          I != E; ++I) {
241       CallSite CS2(*I);
242
243       // If this isn't a call to Caller (it could be some other sort
244       // of reference) skip it.
245       if (!CS2 || CS2.getCalledFunction() != Caller)
246         continue;
247
248       InlineCost IC2 = getInlineCost(CS2);
249       if (IC2.isNever())
250         allOuterCallsWillBeInlined = false;
251       if (IC2.isAlways() || IC2.isNever())
252         continue;
253
254       outerCallsFound = true;
255       int Cost2 = IC2.getValue();
256       int CurrentThreshold2 = getInlineThreshold(CS2);
257       float FudgeFactor2 = getInlineFudgeFactor(CS2);
258
259       if (Cost2 >= (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2))
260         allOuterCallsWillBeInlined = false;
261
262       // See if we have this case.  We subtract off the penalty
263       // for the call instruction, which we would be deleting.
264       if (Cost2 < (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2) &&
265           Cost2 + Cost - (InlineConstants::CallPenalty + 1) >= 
266                 (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2)) {
267         someOuterCallWouldNotBeInlined = true;
268         TotalSecondaryCost += Cost2;
269       }
270     }
271     // If all outer calls to Caller would get inlined, the cost for the last
272     // one is set very low by getInlineCost, in anticipation that Caller will
273     // be removed entirely.  We did not account for this above unless there
274     // is only one caller of Caller.
275     if (allOuterCallsWillBeInlined && Caller->use_begin() != Caller->use_end())
276       TotalSecondaryCost += InlineConstants::LastCallToStaticBonus;
277
278     if (outerCallsFound && someOuterCallWouldNotBeInlined && 
279         TotalSecondaryCost < Cost) {
280       DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: " << *CS.getInstruction() << 
281            " Cost = " << Cost << 
282            ", outer Cost = " << TotalSecondaryCost << '\n');
283       return false;
284     }
285   }
286
287   DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=" << Cost
288         << ", thres=" << AdjThreshold
289         << ", Call: " << *CS.getInstruction() << '\n');
290   return true;
291 }
292
293 /// InlineHistoryIncludes - Return true if the specified inline history ID
294 /// indicates an inline history that includes the specified function.
295 static bool InlineHistoryIncludes(Function *F, int InlineHistoryID,
296             const SmallVectorImpl<std::pair<Function*, int> > &InlineHistory) {
297   while (InlineHistoryID != -1) {
298     assert(unsigned(InlineHistoryID) < InlineHistory.size() &&
299            "Invalid inline history ID");
300     if (InlineHistory[InlineHistoryID].first == F)
301       return true;
302     InlineHistoryID = InlineHistory[InlineHistoryID].second;
303   }
304   return false;
305 }
306
307
308 bool Inliner::runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) {
309   CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraph>();
310   const TargetData *TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
311
312   SmallPtrSet<Function*, 8> SCCFunctions;
313   DEBUG(dbgs() << "Inliner visiting SCC:");
314   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
315     Function *F = (*I)->getFunction();
316     if (F) SCCFunctions.insert(F);
317     DEBUG(dbgs() << " " << (F ? F->getName() : "INDIRECTNODE"));
318   }
319
320   // Scan through and identify all call sites ahead of time so that we only
321   // inline call sites in the original functions, not call sites that result
322   // from inlining other functions.
323   SmallVector<std::pair<CallSite, int>, 16> CallSites;
324   
325   // When inlining a callee produces new call sites, we want to keep track of
326   // the fact that they were inlined from the callee.  This allows us to avoid
327   // infinite inlining in some obscure cases.  To represent this, we use an
328   // index into the InlineHistory vector.
329   SmallVector<std::pair<Function*, int>, 8> InlineHistory;
330
331   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
332     Function *F = (*I)->getFunction();
333     if (!F) continue;
334     
335     for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
336       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
337         CallSite CS(cast<Value>(I));
338         // If this isn't a call, or it is a call to an intrinsic, it can
339         // never be inlined.
340         if (!CS || isa<IntrinsicInst>(I))
341           continue;
342         
343         // If this is a direct call to an external function, we can never inline
344         // it.  If it is an indirect call, inlining may resolve it to be a
345         // direct call, so we keep it.
346         if (CS.getCalledFunction() && CS.getCalledFunction()->isDeclaration())
347           continue;
348         
349         CallSites.push_back(std::make_pair(CS, -1));
350       }
351   }
352
353   DEBUG(dbgs() << ": " << CallSites.size() << " call sites.\n");
354
355   // If there are no calls in this function, exit early.
356   if (CallSites.empty())
357     return false;
358   
359   // Now that we have all of the call sites, move the ones to functions in the
360   // current SCC to the end of the list.
361   unsigned FirstCallInSCC = CallSites.size();
362   for (unsigned i = 0; i < FirstCallInSCC; ++i)
363     if (Function *F = CallSites[i].first.getCalledFunction())
364       if (SCCFunctions.count(F))
365         std::swap(CallSites[i--], CallSites[--FirstCallInSCC]);
366
367   
368   InlinedArrayAllocasTy InlinedArrayAllocas;
369   InlineFunctionInfo InlineInfo(&CG, TD);
370   
371   // Now that we have all of the call sites, loop over them and inline them if
372   // it looks profitable to do so.
373   bool Changed = false;
374   bool LocalChange;
375   do {
376     LocalChange = false;
377     // Iterate over the outer loop because inlining functions can cause indirect
378     // calls to become direct calls.
379     for (unsigned CSi = 0; CSi != CallSites.size(); ++CSi) {
380       CallSite CS = CallSites[CSi].first;
381       
382       Function *Caller = CS.getCaller();
383       Function *Callee = CS.getCalledFunction();
384
385       // If this call site is dead and it is to a readonly function, we should
386       // just delete the call instead of trying to inline it, regardless of
387       // size.  This happens because IPSCCP propagates the result out of the
388       // call and then we're left with the dead call.
389       if (isInstructionTriviallyDead(CS.getInstruction())) {
390         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead call: "
391                      << *CS.getInstruction() << "\n");
392         // Update the call graph by deleting the edge from Callee to Caller.
393         CG[Caller]->removeCallEdgeFor(CS);
394         CS.getInstruction()->eraseFromParent();
395         ++NumCallsDeleted;
396         // Update the cached cost info with the missing call
397         growCachedCostInfo(Caller, NULL);
398       } else {
399         // We can only inline direct calls to non-declarations.
400         if (Callee == 0 || Callee->isDeclaration()) continue;
401       
402         // If this call site was obtained by inlining another function, verify
403         // that the include path for the function did not include the callee
404         // itself.  If so, we'd be recursively inlinling the same function,
405         // which would provide the same callsites, which would cause us to
406         // infinitely inline.
407         int InlineHistoryID = CallSites[CSi].second;
408         if (InlineHistoryID != -1 &&
409             InlineHistoryIncludes(Callee, InlineHistoryID, InlineHistory))
410           continue;
411         
412         
413         // If the policy determines that we should inline this function,
414         // try to do so.
415         if (!shouldInline(CS))
416           continue;
417
418         // Attempt to inline the function.
419         if (!InlineCallIfPossible(CS, InlineInfo, InlinedArrayAllocas))
420           continue;
421         ++NumInlined;
422         
423         // If inlining this function gave us any new call sites, throw them
424         // onto our worklist to process.  They are useful inline candidates.
425         if (!InlineInfo.InlinedCalls.empty()) {
426           // Create a new inline history entry for this, so that we remember
427           // that these new callsites came about due to inlining Callee.
428           int NewHistoryID = InlineHistory.size();
429           InlineHistory.push_back(std::make_pair(Callee, InlineHistoryID));
430
431           for (unsigned i = 0, e = InlineInfo.InlinedCalls.size();
432                i != e; ++i) {
433             Value *Ptr = InlineInfo.InlinedCalls[i];
434             CallSites.push_back(std::make_pair(CallSite(Ptr), NewHistoryID));
435           }
436         }
437         
438         // Update the cached cost info with the inlined call.
439         growCachedCostInfo(Caller, Callee);
440       }
441       
442       // If we inlined or deleted the last possible call site to the function,
443       // delete the function body now.
444       if (Callee && Callee->use_empty() && Callee->hasLocalLinkage() &&
445           // TODO: Can remove if in SCC now.
446           !SCCFunctions.count(Callee) &&
447           
448           // The function may be apparently dead, but if there are indirect
449           // callgraph references to the node, we cannot delete it yet, this
450           // could invalidate the CGSCC iterator.
451           CG[Callee]->getNumReferences() == 0) {
452         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead function: "
453               << Callee->getName() << "\n");
454         CallGraphNode *CalleeNode = CG[Callee];
455         
456         // Remove any call graph edges from the callee to its callees.
457         CalleeNode->removeAllCalledFunctions();
458         
459         resetCachedCostInfo(Callee);
460         
461         // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
462         delete CG.removeFunctionFromModule(CalleeNode);
463         ++NumDeleted;
464       }
465
466       // Remove this call site from the list.  If possible, use 
467       // swap/pop_back for efficiency, but do not use it if doing so would
468       // move a call site to a function in this SCC before the
469       // 'FirstCallInSCC' barrier.
470       if (SCC.isSingular()) {
471         CallSites[CSi] = CallSites.back();
472         CallSites.pop_back();
473       } else {
474         CallSites.erase(CallSites.begin()+CSi);
475       }
476       --CSi;
477
478       Changed = true;
479       LocalChange = true;
480     }
481   } while (LocalChange);
482
483   return Changed;
484 }
485
486 // doFinalization - Remove now-dead linkonce functions at the end of
487 // processing to avoid breaking the SCC traversal.
488 bool Inliner::doFinalization(CallGraph &CG) {
489   return removeDeadFunctions(CG);
490 }
491
492 /// removeDeadFunctions - Remove dead functions that are not included in
493 /// DNR (Do Not Remove) list.
494 bool Inliner::removeDeadFunctions(CallGraph &CG, 
495                                   SmallPtrSet<const Function *, 16> *DNR) {
496   SmallPtrSet<CallGraphNode*, 16> FunctionsToRemove;
497
498   // Scan for all of the functions, looking for ones that should now be removed
499   // from the program.  Insert the dead ones in the FunctionsToRemove set.
500   for (CallGraph::iterator I = CG.begin(), E = CG.end(); I != E; ++I) {
501     CallGraphNode *CGN = I->second;
502     if (CGN->getFunction() == 0)
503       continue;
504     
505     Function *F = CGN->getFunction();
506     
507     // If the only remaining users of the function are dead constants, remove
508     // them.
509     F->removeDeadConstantUsers();
510
511     if (DNR && DNR->count(F))
512       continue;
513     if (!F->hasLinkOnceLinkage() && !F->hasLocalLinkage() &&
514         !F->hasAvailableExternallyLinkage())
515       continue;
516     if (!F->use_empty())
517       continue;
518     
519     // Remove any call graph edges from the function to its callees.
520     CGN->removeAllCalledFunctions();
521
522     // Remove any edges from the external node to the function's call graph
523     // node.  These edges might have been made irrelegant due to
524     // optimization of the program.
525     CG.getExternalCallingNode()->removeAnyCallEdgeTo(CGN);
526
527     // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
528     FunctionsToRemove.insert(CGN);
529   }
530
531   // Now that we know which functions to delete, do so.  We didn't want to do
532   // this inline, because that would invalidate our CallGraph::iterator
533   // objects. :(
534   //
535   // Note that it doesn't matter that we are iterating over a non-stable set
536   // here to do this, it doesn't matter which order the functions are deleted
537   // in.
538   bool Changed = false;
539   for (SmallPtrSet<CallGraphNode*, 16>::iterator I = FunctionsToRemove.begin(),
540        E = FunctionsToRemove.end(); I != E; ++I) {
541     resetCachedCostInfo((*I)->getFunction());
542     delete CG.removeFunctionFromModule(*I);
543     ++NumDeleted;
544     Changed = true;
545   }
546
547   return Changed;
548 }