Disable the call-deletion transformation introduced in r86975. Without
[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 // FIXME: Uncomment once call deletion xform is made safe
37 // STATISTIC(NumCallsDeleted, "Number of call sites deleted, not inlined");
38 STATISTIC(NumDeleted, "Number of functions deleted because all callers found");
39 STATISTIC(NumMergedAllocas, "Number of allocas merged together");
40
41 static cl::opt<int>
42 InlineLimit("inline-threshold", cl::Hidden, cl::init(225), cl::ZeroOrMore,
43         cl::desc("Control the amount of inlining to perform (default = 225)"));
44
45 static cl::opt<int>
46 HintThreshold("inlinehint-threshold", cl::Hidden, cl::init(325),
47               cl::desc("Threshold for inlining functions with inline hint"));
48
49 // Threshold to use when optsize is specified (and there is no -inline-limit).
50 const int OptSizeThreshold = 75;
51
52 Inliner::Inliner(void *ID) 
53   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(InlineLimit) {}
54
55 Inliner::Inliner(void *ID, int Threshold) 
56   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(Threshold) {}
57
58 /// getAnalysisUsage - For this class, we declare that we require and preserve
59 /// the call graph.  If the derived class implements this method, it should
60 /// always explicitly call the implementation here.
61 void Inliner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
62   CallGraphSCCPass::getAnalysisUsage(Info);
63 }
64
65
66 typedef DenseMap<const ArrayType*, std::vector<AllocaInst*> >
67 InlinedArrayAllocasTy;
68
69 /// InlineCallIfPossible - If it is possible to inline the specified call site,
70 /// do so and update the CallGraph for this operation.
71 ///
72 /// This function also does some basic book-keeping to update the IR.  The
73 /// InlinedArrayAllocas map keeps track of any allocas that are already
74 /// available from other  functions inlined into the caller.  If we are able to
75 /// inline this call site we attempt to reuse already available allocas or add
76 /// any new allocas to the set if not possible.
77 static bool InlineCallIfPossible(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
78                                  InlinedArrayAllocasTy &InlinedArrayAllocas) {
79   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
80   Function *Caller = CS.getCaller();
81
82   // Try to inline the function.  Get the list of static allocas that were
83   // inlined.
84   if (!InlineFunction(CS, IFI))
85     return false;
86
87   // If the inlined function had a higher stack protection level than the
88   // calling function, then bump up the caller's stack protection level.
89   if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
90     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtectReq);
91   else if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtect) &&
92            !Caller->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
93     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtect);
94
95   
96   // Look at all of the allocas that we inlined through this call site.  If we
97   // have already inlined other allocas through other calls into this function,
98   // then we know that they have disjoint lifetimes and that we can merge them.
99   //
100   // There are many heuristics possible for merging these allocas, and the
101   // different options have different tradeoffs.  One thing that we *really*
102   // don't want to hurt is SRoA: once inlining happens, often allocas are no
103   // longer address taken and so they can be promoted.
104   //
105   // Our "solution" for that is to only merge allocas whose outermost type is an
106   // array type.  These are usually not promoted because someone is using a
107   // variable index into them.  These are also often the most important ones to
108   // merge.
109   //
110   // A better solution would be to have real memory lifetime markers in the IR
111   // and not have the inliner do any merging of allocas at all.  This would
112   // allow the backend to do proper stack slot coloring of all allocas that
113   // *actually make it to the backend*, which is really what we want.
114   //
115   // Because we don't have this information, we do this simple and useful hack.
116   //
117   SmallPtrSet<AllocaInst*, 16> UsedAllocas;
118   
119   // Loop over all the allocas we have so far and see if they can be merged with
120   // a previously inlined alloca.  If not, remember that we had it.
121   for (unsigned AllocaNo = 0, e = IFI.StaticAllocas.size();
122        AllocaNo != e; ++AllocaNo) {
123     AllocaInst *AI = IFI.StaticAllocas[AllocaNo];
124     
125     // Don't bother trying to merge array allocations (they will usually be
126     // canonicalized to be an allocation *of* an array), or allocations whose
127     // type is not itself an array (because we're afraid of pessimizing SRoA).
128     const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
129     if (ATy == 0 || AI->isArrayAllocation())
130       continue;
131     
132     // Get the list of all available allocas for this array type.
133     std::vector<AllocaInst*> &AllocasForType = InlinedArrayAllocas[ATy];
134     
135     // Loop over the allocas in AllocasForType to see if we can reuse one.  Note
136     // that we have to be careful not to reuse the same "available" alloca for
137     // multiple different allocas that we just inlined, we use the 'UsedAllocas'
138     // set to keep track of which "available" allocas are being used by this
139     // function.  Also, AllocasForType can be empty of course!
140     bool MergedAwayAlloca = false;
141     for (unsigned i = 0, e = AllocasForType.size(); i != e; ++i) {
142       AllocaInst *AvailableAlloca = AllocasForType[i];
143       
144       // The available alloca has to be in the right function, not in some other
145       // function in this SCC.
146       if (AvailableAlloca->getParent() != AI->getParent())
147         continue;
148       
149       // If the inlined function already uses this alloca then we can't reuse
150       // it.
151       if (!UsedAllocas.insert(AvailableAlloca))
152         continue;
153       
154       // Otherwise, we *can* reuse it, RAUW AI into AvailableAlloca and declare
155       // success!
156       DEBUG(dbgs() << "    ***MERGED ALLOCA: " << *AI);
157       
158       AI->replaceAllUsesWith(AvailableAlloca);
159       AI->eraseFromParent();
160       MergedAwayAlloca = true;
161       ++NumMergedAllocas;
162       break;
163     }
164
165     // If we already nuked the alloca, we're done with it.
166     if (MergedAwayAlloca)
167       continue;
168
169     // If we were unable to merge away the alloca either because there are no
170     // allocas of the right type available or because we reused them all
171     // already, remember that this alloca came from an inlined function and mark
172     // it used so we don't reuse it for other allocas from this inline
173     // operation.
174     AllocasForType.push_back(AI);
175     UsedAllocas.insert(AI);
176   }
177   
178   return true;
179 }
180
181 unsigned Inliner::getInlineThreshold(CallSite CS) const {
182   int thres = InlineThreshold;
183
184   // Listen to optsize when -inline-limit is not given.
185   Function *Caller = CS.getCaller();
186   if (Caller && !Caller->isDeclaration() &&
187       Caller->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize) &&
188       InlineLimit.getNumOccurrences() == 0)
189     thres = OptSizeThreshold;
190
191   // Listen to inlinehint when it would increase the threshold.
192   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
193   if (HintThreshold > thres && Callee && !Callee->isDeclaration() &&
194       Callee->hasFnAttr(Attribute::InlineHint))
195     thres = HintThreshold;
196
197   return thres;
198 }
199
200 /// shouldInline - Return true if the inliner should attempt to inline
201 /// at the given CallSite.
202 bool Inliner::shouldInline(CallSite CS) {
203   InlineCost IC = getInlineCost(CS);
204   
205   if (IC.isAlways()) {
206     DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=always"
207           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
208     return true;
209   }
210   
211   if (IC.isNever()) {
212     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=never"
213           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
214     return false;
215   }
216   
217   int Cost = IC.getValue();
218   Function *Caller = CS.getCaller();
219   int CurrentThreshold = getInlineThreshold(CS);
220   float FudgeFactor = getInlineFudgeFactor(CS);
221   int AdjThreshold = (int)(CurrentThreshold * FudgeFactor);
222   if (Cost >= AdjThreshold) {
223     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=" << Cost
224           << ", thres=" << AdjThreshold
225           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
226     return false;
227   }
228   
229   // Try to detect the case where the current inlining candidate caller
230   // (call it B) is a static function and is an inlining candidate elsewhere,
231   // and the current candidate callee (call it C) is large enough that
232   // inlining it into B would make B too big to inline later.  In these
233   // circumstances it may be best not to inline C into B, but to inline B
234   // into its callers.
235   if (Caller->hasLocalLinkage()) {
236     int TotalSecondaryCost = 0;
237     bool outerCallsFound = false;
238     bool allOuterCallsWillBeInlined = true;
239     bool someOuterCallWouldNotBeInlined = false;
240     for (Value::use_iterator I = Caller->use_begin(), E =Caller->use_end(); 
241          I != E; ++I) {
242       CallSite CS2 = CallSite::get(*I);
243
244       // If this isn't a call to Caller (it could be some other sort
245       // of reference) skip it.
246       if (CS2.getInstruction() == 0 || CS2.getCalledFunction() != Caller)
247         continue;
248
249       InlineCost IC2 = getInlineCost(CS2);
250       if (IC2.isNever())
251         allOuterCallsWillBeInlined = false;
252       if (IC2.isAlways() || IC2.isNever())
253         continue;
254
255       outerCallsFound = true;
256       int Cost2 = IC2.getValue();
257       int CurrentThreshold2 = getInlineThreshold(CS2);
258       float FudgeFactor2 = getInlineFudgeFactor(CS2);
259
260       if (Cost2 >= (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2))
261         allOuterCallsWillBeInlined = false;
262
263       // See if we have this case.  We subtract off the penalty
264       // for the call instruction, which we would be deleting.
265       if (Cost2 < (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2) &&
266           Cost2 + Cost - (InlineConstants::CallPenalty + 1) >= 
267                 (int)(CurrentThreshold2 * FudgeFactor2)) {
268         someOuterCallWouldNotBeInlined = true;
269         TotalSecondaryCost += Cost2;
270       }
271     }
272     // If all outer calls to Caller would get inlined, the cost for the last
273     // one is set very low by getInlineCost, in anticipation that Caller will
274     // be removed entirely.  We did not account for this above unless there
275     // is only one caller of Caller.
276     if (allOuterCallsWillBeInlined && Caller->use_begin() != Caller->use_end())
277       TotalSecondaryCost += InlineConstants::LastCallToStaticBonus;
278
279     if (outerCallsFound && someOuterCallWouldNotBeInlined && 
280         TotalSecondaryCost < Cost) {
281       DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: " << *CS.getInstruction() << 
282            " Cost = " << Cost << 
283            ", outer Cost = " << TotalSecondaryCost << '\n');
284       return false;
285     }
286   }
287
288   DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=" << Cost
289         << ", thres=" << AdjThreshold
290         << ", Call: " << *CS.getInstruction() << '\n');
291   return true;
292 }
293
294 /// InlineHistoryIncludes - Return true if the specified inline history ID
295 /// indicates an inline history that includes the specified function.
296 static bool InlineHistoryIncludes(Function *F, int InlineHistoryID,
297             const SmallVectorImpl<std::pair<Function*, int> > &InlineHistory) {
298   while (InlineHistoryID != -1) {
299     assert(unsigned(InlineHistoryID) < InlineHistory.size() &&
300            "Invalid inline history ID");
301     if (InlineHistory[InlineHistoryID].first == F)
302       return true;
303     InlineHistoryID = InlineHistory[InlineHistoryID].second;
304   }
305   return false;
306 }
307
308
309 bool Inliner::runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) {
310   CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraph>();
311   const TargetData *TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
312
313   SmallPtrSet<Function*, 8> SCCFunctions;
314   DEBUG(dbgs() << "Inliner visiting SCC:");
315   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
316     Function *F = (*I)->getFunction();
317     if (F) SCCFunctions.insert(F);
318     DEBUG(dbgs() << " " << (F ? F->getName() : "INDIRECTNODE"));
319   }
320
321   // Scan through and identify all call sites ahead of time so that we only
322   // inline call sites in the original functions, not call sites that result
323   // from inlining other functions.
324   SmallVector<std::pair<CallSite, int>, 16> CallSites;
325   
326   // When inlining a callee produces new call sites, we want to keep track of
327   // the fact that they were inlined from the callee.  This allows us to avoid
328   // infinite inlining in some obscure cases.  To represent this, we use an
329   // index into the InlineHistory vector.
330   SmallVector<std::pair<Function*, int>, 8> InlineHistory;
331
332   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
333     Function *F = (*I)->getFunction();
334     if (!F) continue;
335     
336     for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
337       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
338         CallSite CS = CallSite::get(I);
339         // If this isn't a call, or it is a call to an intrinsic, it can
340         // never be inlined.
341         if (CS.getInstruction() == 0 || isa<IntrinsicInst>(I))
342           continue;
343         
344         // If this is a direct call to an external function, we can never inline
345         // it.  If it is an indirect call, inlining may resolve it to be a
346         // direct call, so we keep it.
347         if (CS.getCalledFunction() && CS.getCalledFunction()->isDeclaration())
348           continue;
349         
350         CallSites.push_back(std::make_pair(CS, -1));
351       }
352   }
353
354   DEBUG(dbgs() << ": " << CallSites.size() << " call sites.\n");
355
356   // If there are no calls in this function, exit early.
357   if (CallSites.empty())
358     return false;
359   
360   // Now that we have all of the call sites, move the ones to functions in the
361   // current SCC to the end of the list.
362   unsigned FirstCallInSCC = CallSites.size();
363   for (unsigned i = 0; i < FirstCallInSCC; ++i)
364     if (Function *F = CallSites[i].first.getCalledFunction())
365       if (SCCFunctions.count(F))
366         std::swap(CallSites[i--], CallSites[--FirstCallInSCC]);
367
368   
369   InlinedArrayAllocasTy InlinedArrayAllocas;
370   InlineFunctionInfo InlineInfo(&CG, TD);
371   
372   // Now that we have all of the call sites, loop over them and inline them if
373   // it looks profitable to do so.
374   bool Changed = false;
375   bool LocalChange;
376   do {
377     LocalChange = false;
378     // Iterate over the outer loop because inlining functions can cause indirect
379     // calls to become direct calls.
380     for (unsigned CSi = 0; CSi != CallSites.size(); ++CSi) {
381       CallSite CS = CallSites[CSi].first;
382       
383       Function *Caller = CS.getCaller();
384       Function *Callee = CS.getCalledFunction();
385
386       // FIXME: This transformation is not legal unless we can prove
387       // that the callee always terminates.
388 #if 0
389       // If this call site is dead and it is to a readonly function, we should
390       // just delete the call instead of trying to inline it, regardless of
391       // size.  This happens because IPSCCP propagates the result out of the
392       // call and then we're left with the dead call.
393       if (isInstructionTriviallyDead(CS.getInstruction())) {
394         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead call: "
395                      << *CS.getInstruction() << "\n");
396         // Update the call graph by deleting the edge from Callee to Caller.
397         CG[Caller]->removeCallEdgeFor(CS);
398         CS.getInstruction()->eraseFromParent();
399         ++NumCallsDeleted;
400         // Update the cached cost info with the missing call
401         growCachedCostInfo(Caller, NULL);
402       } else {
403 #endif
404         // We can only inline direct calls to non-declarations.
405         if (Callee == 0 || Callee->isDeclaration()) continue;
406       
407         // If this call sites was obtained by inlining another function, verify
408         // that the include path for the function did not include the callee
409         // itself.  If so, we'd be recursively inlinling the same function,
410         // which would provide the same callsites, which would cause us to
411         // infinitely inline.
412         int InlineHistoryID = CallSites[CSi].second;
413         if (InlineHistoryID != -1 &&
414             InlineHistoryIncludes(Callee, InlineHistoryID, InlineHistory))
415           continue;
416         
417         
418         // If the policy determines that we should inline this function,
419         // try to do so.
420         if (!shouldInline(CS))
421           continue;
422
423         // Attempt to inline the function.
424         if (!InlineCallIfPossible(CS, InlineInfo, InlinedArrayAllocas))
425           continue;
426         ++NumInlined;
427         
428         // If inlining this function gave us any new call sites, throw them
429         // onto our worklist to process.  They are useful inline candidates.
430         if (!InlineInfo.InlinedCalls.empty()) {
431           // Create a new inline history entry for this, so that we remember
432           // that these new callsites came about due to inlining Callee.
433           int NewHistoryID = InlineHistory.size();
434           InlineHistory.push_back(std::make_pair(Callee, InlineHistoryID));
435
436           for (unsigned i = 0, e = InlineInfo.InlinedCalls.size();
437                i != e; ++i) {
438             Value *Ptr = InlineInfo.InlinedCalls[i];
439             CallSites.push_back(std::make_pair(CallSite(Ptr), NewHistoryID));
440           }
441         }
442         
443         // Update the cached cost info with the inlined call.
444         growCachedCostInfo(Caller, Callee);
445 #if 0
446       }
447 #endif
448       
449       // If we inlined or deleted the last possible call site to the function,
450       // delete the function body now.
451       if (Callee && Callee->use_empty() && Callee->hasLocalLinkage() &&
452           // TODO: Can remove if in SCC now.
453           !SCCFunctions.count(Callee) &&
454           
455           // The function may be apparently dead, but if there are indirect
456           // callgraph references to the node, we cannot delete it yet, this
457           // could invalidate the CGSCC iterator.
458           CG[Callee]->getNumReferences() == 0) {
459         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead function: "
460               << Callee->getName() << "\n");
461         CallGraphNode *CalleeNode = CG[Callee];
462         
463         // Remove any call graph edges from the callee to its callees.
464         CalleeNode->removeAllCalledFunctions();
465         
466         resetCachedCostInfo(Callee);
467         
468         // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
469         delete CG.removeFunctionFromModule(CalleeNode);
470         ++NumDeleted;
471       }
472
473       // Remove this call site from the list.  If possible, use 
474       // swap/pop_back for efficiency, but do not use it if doing so would
475       // move a call site to a function in this SCC before the
476       // 'FirstCallInSCC' barrier.
477       if (SCC.isSingular()) {
478         std::swap(CallSites[CSi], CallSites.back());
479         CallSites.pop_back();
480       } else {
481         CallSites.erase(CallSites.begin()+CSi);
482       }
483       --CSi;
484
485       Changed = true;
486       LocalChange = true;
487     }
488   } while (LocalChange);
489
490   return Changed;
491 }
492
493 // doFinalization - Remove now-dead linkonce functions at the end of
494 // processing to avoid breaking the SCC traversal.
495 bool Inliner::doFinalization(CallGraph &CG) {
496   return removeDeadFunctions(CG);
497 }
498
499 /// removeDeadFunctions - Remove dead functions that are not included in
500 /// DNR (Do Not Remove) list.
501 bool Inliner::removeDeadFunctions(CallGraph &CG, 
502                                   SmallPtrSet<const Function *, 16> *DNR) {
503   SmallPtrSet<CallGraphNode*, 16> FunctionsToRemove;
504
505   // Scan for all of the functions, looking for ones that should now be removed
506   // from the program.  Insert the dead ones in the FunctionsToRemove set.
507   for (CallGraph::iterator I = CG.begin(), E = CG.end(); I != E; ++I) {
508     CallGraphNode *CGN = I->second;
509     if (CGN->getFunction() == 0)
510       continue;
511     
512     Function *F = CGN->getFunction();
513     
514     // If the only remaining users of the function are dead constants, remove
515     // them.
516     F->removeDeadConstantUsers();
517
518     if (DNR && DNR->count(F))
519       continue;
520     if (!F->hasLinkOnceLinkage() && !F->hasLocalLinkage() &&
521         !F->hasAvailableExternallyLinkage())
522       continue;
523     if (!F->use_empty())
524       continue;
525     
526     // Remove any call graph edges from the function to its callees.
527     CGN->removeAllCalledFunctions();
528
529     // Remove any edges from the external node to the function's call graph
530     // node.  These edges might have been made irrelegant due to
531     // optimization of the program.
532     CG.getExternalCallingNode()->removeAnyCallEdgeTo(CGN);
533
534     // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
535     FunctionsToRemove.insert(CGN);
536   }
537
538   // Now that we know which functions to delete, do so.  We didn't want to do
539   // this inline, because that would invalidate our CallGraph::iterator
540   // objects. :(
541   //
542   // Note that it doesn't matter that we are iterating over a non-stable set
543   // here to do this, it doesn't matter which order the functions are deleted
544   // in.
545   bool Changed = false;
546   for (SmallPtrSet<CallGraphNode*, 16>::iterator I = FunctionsToRemove.begin(),
547        E = FunctionsToRemove.end(); I != E; ++I) {
548     resetCachedCostInfo((*I)->getFunction());
549     delete CG.removeFunctionFromModule(*I);
550     ++NumDeleted;
551     Changed = true;
552   }
553
554   return Changed;
555 }