Remove a bunch of empty, dead, and no-op methods from all of these
[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 using namespace llvm;
33
34 STATISTIC(NumInlined, "Number of functions inlined");
35 STATISTIC(NumCallsDeleted, "Number of call sites deleted, not inlined");
36 STATISTIC(NumDeleted, "Number of functions deleted because all callers found");
37 STATISTIC(NumMergedAllocas, "Number of allocas merged together");
38
39 static cl::opt<int>
40 InlineLimit("inline-threshold", cl::Hidden, cl::init(225), cl::ZeroOrMore,
41         cl::desc("Control the amount of inlining to perform (default = 225)"));
42
43 static cl::opt<int>
44 HintThreshold("inlinehint-threshold", cl::Hidden, cl::init(325),
45               cl::desc("Threshold for inlining functions with inline hint"));
46
47 // Threshold to use when optsize is specified (and there is no -inline-limit).
48 const int OptSizeThreshold = 75;
49
50 Inliner::Inliner(char &ID) 
51   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(InlineLimit), InsertLifetime(true) {}
52
53 Inliner::Inliner(char &ID, int Threshold, bool InsertLifetime)
54   : CallGraphSCCPass(ID), InlineThreshold(InlineLimit.getNumOccurrences() > 0 ?
55                                           InlineLimit : Threshold),
56     InsertLifetime(InsertLifetime) {}
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<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                                  int InlineHistory, bool InsertLifetime) {
80   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
81   Function *Caller = CS.getCaller();
82
83   // Try to inline the function.  Get the list of static allocas that were
84   // inlined.
85   if (!InlineFunction(CS, IFI, InsertLifetime))
86     return false;
87
88   // If the inlined function had a higher stack protection level than the
89   // calling function, then bump up the caller's stack protection level.
90   if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
91     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtectReq);
92   else if (Callee->hasFnAttr(Attribute::StackProtect) &&
93            !Caller->hasFnAttr(Attribute::StackProtectReq))
94     Caller->addFnAttr(Attribute::StackProtect);
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   // When processing our SCC, check to see if CS was inlined from some other
120   // call site.  For example, if we're processing "A" in this code:
121   //   A() { B() }
122   //   B() { x = alloca ... C() }
123   //   C() { y = alloca ... }
124   // Assume that C was not inlined into B initially, and so we're processing A
125   // and decide to inline B into A.  Doing this makes an alloca available for
126   // reuse and makes a callsite (C) available for inlining.  When we process
127   // the C call site we don't want to do any alloca merging between X and Y
128   // because their scopes are not disjoint.  We could make this smarter by
129   // keeping track of the inline history for each alloca in the
130   // InlinedArrayAllocas but this isn't likely to be a significant win.
131   if (InlineHistory != -1)  // Only do merging for top-level call sites in SCC.
132     return true;
133   
134   // Loop over all the allocas we have so far and see if they can be merged with
135   // a previously inlined alloca.  If not, remember that we had it.
136   for (unsigned AllocaNo = 0, e = IFI.StaticAllocas.size();
137        AllocaNo != e; ++AllocaNo) {
138     AllocaInst *AI = IFI.StaticAllocas[AllocaNo];
139     
140     // Don't bother trying to merge array allocations (they will usually be
141     // canonicalized to be an allocation *of* an array), or allocations whose
142     // type is not itself an array (because we're afraid of pessimizing SRoA).
143     ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
144     if (ATy == 0 || AI->isArrayAllocation())
145       continue;
146     
147     // Get the list of all available allocas for this array type.
148     std::vector<AllocaInst*> &AllocasForType = InlinedArrayAllocas[ATy];
149     
150     // Loop over the allocas in AllocasForType to see if we can reuse one.  Note
151     // that we have to be careful not to reuse the same "available" alloca for
152     // multiple different allocas that we just inlined, we use the 'UsedAllocas'
153     // set to keep track of which "available" allocas are being used by this
154     // function.  Also, AllocasForType can be empty of course!
155     bool MergedAwayAlloca = false;
156     for (unsigned i = 0, e = AllocasForType.size(); i != e; ++i) {
157       AllocaInst *AvailableAlloca = AllocasForType[i];
158       
159       // The available alloca has to be in the right function, not in some other
160       // function in this SCC.
161       if (AvailableAlloca->getParent() != AI->getParent())
162         continue;
163       
164       // If the inlined function already uses this alloca then we can't reuse
165       // it.
166       if (!UsedAllocas.insert(AvailableAlloca))
167         continue;
168       
169       // Otherwise, we *can* reuse it, RAUW AI into AvailableAlloca and declare
170       // success!
171       DEBUG(dbgs() << "    ***MERGED ALLOCA: " << *AI << "\n\t\tINTO: "
172                    << *AvailableAlloca << '\n');
173       
174       AI->replaceAllUsesWith(AvailableAlloca);
175       AI->eraseFromParent();
176       MergedAwayAlloca = true;
177       ++NumMergedAllocas;
178       IFI.StaticAllocas[AllocaNo] = 0;
179       break;
180     }
181
182     // If we already nuked the alloca, we're done with it.
183     if (MergedAwayAlloca)
184       continue;
185     
186     // If we were unable to merge away the alloca either because there are no
187     // allocas of the right type available or because we reused them all
188     // already, remember that this alloca came from an inlined function and mark
189     // it used so we don't reuse it for other allocas from this inline
190     // operation.
191     AllocasForType.push_back(AI);
192     UsedAllocas.insert(AI);
193   }
194   
195   return true;
196 }
197
198 unsigned Inliner::getInlineThreshold(CallSite CS) const {
199   int thres = InlineThreshold;
200
201   // Listen to optsize when -inline-limit is not given.
202   Function *Caller = CS.getCaller();
203   if (Caller && !Caller->isDeclaration() &&
204       Caller->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize) &&
205       InlineLimit.getNumOccurrences() == 0)
206     thres = OptSizeThreshold;
207
208   // Listen to inlinehint when it would increase the threshold.
209   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
210   if (HintThreshold > thres && Callee && !Callee->isDeclaration() &&
211       Callee->hasFnAttr(Attribute::InlineHint))
212     thres = HintThreshold;
213
214   return thres;
215 }
216
217 /// shouldInline - Return true if the inliner should attempt to inline
218 /// at the given CallSite.
219 bool Inliner::shouldInline(CallSite CS) {
220   InlineCost IC = getInlineCost(CS);
221   
222   if (IC.isAlways()) {
223     DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=always"
224           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
225     return true;
226   }
227   
228   if (IC.isNever()) {
229     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=never"
230           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
231     return false;
232   }
233   
234   Function *Caller = CS.getCaller();
235   if (!IC) {
236     DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: cost=" << IC.getCost()
237           << ", thres=" << (IC.getCostDelta() + IC.getCost())
238           << ", Call: " << *CS.getInstruction() << "\n");
239     return false;
240   }
241   
242   // Try to detect the case where the current inlining candidate caller (call
243   // it B) is a static or linkonce-ODR function and is an inlining candidate
244   // elsewhere, and the current candidate callee (call it C) is large enough
245   // that inlining it into B would make B too big to inline later. In these
246   // circumstances it may be best not to inline C into B, but to inline B into
247   // its callers.
248   //
249   // This only applies to static and linkonce-ODR functions because those are
250   // expected to be available for inlining in the translation units where they
251   // are used. Thus we will always have the opportunity to make local inlining
252   // decisions. Importantly the linkonce-ODR linkage covers inline functions
253   // and templates in C++.
254   //
255   // FIXME: All of this logic should be sunk into getInlineCost. It relies on
256   // the internal implementation of the inline cost metrics rather than
257   // treating them as truly abstract units etc.
258   if (Caller->hasLocalLinkage() ||
259       Caller->getLinkage() == GlobalValue::LinkOnceODRLinkage) {
260     int TotalSecondaryCost = 0;
261     // The candidate cost to be imposed upon the current function.
262     int CandidateCost = IC.getCost() - (InlineConstants::CallPenalty + 1);
263     // This bool tracks what happens if we do NOT inline C into B.
264     bool callerWillBeRemoved = Caller->hasLocalLinkage();
265     // This bool tracks what happens if we DO inline C into B.
266     bool inliningPreventsSomeOuterInline = false;
267     for (Value::use_iterator I = Caller->use_begin(), E =Caller->use_end(); 
268          I != E; ++I) {
269       CallSite CS2(*I);
270
271       // If this isn't a call to Caller (it could be some other sort
272       // of reference) skip it.  Such references will prevent the caller
273       // from being removed.
274       if (!CS2 || CS2.getCalledFunction() != Caller) {
275         callerWillBeRemoved = false;
276         continue;
277       }
278
279       InlineCost IC2 = getInlineCost(CS2);
280       if (!IC2) {
281         callerWillBeRemoved = false;
282         continue;
283       }
284       if (IC2.isAlways())
285         continue;
286
287       // See if inlining or original callsite would erase the cost delta of
288       // this callsite. We subtract off the penalty for the call instruction,
289       // which we would be deleting.
290       if (IC2.getCostDelta() <= CandidateCost) {
291         inliningPreventsSomeOuterInline = true;
292         TotalSecondaryCost += IC2.getCost();
293       }
294     }
295     // If all outer calls to Caller would get inlined, the cost for the last
296     // one is set very low by getInlineCost, in anticipation that Caller will
297     // be removed entirely.  We did not account for this above unless there
298     // is only one caller of Caller.
299     if (callerWillBeRemoved && Caller->use_begin() != Caller->use_end())
300       TotalSecondaryCost += InlineConstants::LastCallToStaticBonus;
301
302     if (inliningPreventsSomeOuterInline && TotalSecondaryCost < IC.getCost()) {
303       DEBUG(dbgs() << "    NOT Inlining: " << *CS.getInstruction() <<
304            " Cost = " << IC.getCost() <<
305            ", outer Cost = " << TotalSecondaryCost << '\n');
306       return false;
307     }
308   }
309
310   DEBUG(dbgs() << "    Inlining: cost=" << IC.getCost()
311         << ", thres=" << (IC.getCostDelta() + IC.getCost())
312         << ", Call: " << *CS.getInstruction() << '\n');
313   return true;
314 }
315
316 /// InlineHistoryIncludes - Return true if the specified inline history ID
317 /// indicates an inline history that includes the specified function.
318 static bool InlineHistoryIncludes(Function *F, int InlineHistoryID,
319             const SmallVectorImpl<std::pair<Function*, int> > &InlineHistory) {
320   while (InlineHistoryID != -1) {
321     assert(unsigned(InlineHistoryID) < InlineHistory.size() &&
322            "Invalid inline history ID");
323     if (InlineHistory[InlineHistoryID].first == F)
324       return true;
325     InlineHistoryID = InlineHistory[InlineHistoryID].second;
326   }
327   return false;
328 }
329
330 bool Inliner::runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) {
331   CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraph>();
332   const TargetData *TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
333
334   SmallPtrSet<Function*, 8> SCCFunctions;
335   DEBUG(dbgs() << "Inliner visiting SCC:");
336   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
337     Function *F = (*I)->getFunction();
338     if (F) SCCFunctions.insert(F);
339     DEBUG(dbgs() << " " << (F ? F->getName() : "INDIRECTNODE"));
340   }
341
342   // Scan through and identify all call sites ahead of time so that we only
343   // inline call sites in the original functions, not call sites that result
344   // from inlining other functions.
345   SmallVector<std::pair<CallSite, int>, 16> CallSites;
346   
347   // When inlining a callee produces new call sites, we want to keep track of
348   // the fact that they were inlined from the callee.  This allows us to avoid
349   // infinite inlining in some obscure cases.  To represent this, we use an
350   // index into the InlineHistory vector.
351   SmallVector<std::pair<Function*, int>, 8> InlineHistory;
352
353   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
354     Function *F = (*I)->getFunction();
355     if (!F) continue;
356     
357     for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
358       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
359         CallSite CS(cast<Value>(I));
360         // If this isn't a call, or it is a call to an intrinsic, it can
361         // never be inlined.
362         if (!CS || isa<IntrinsicInst>(I))
363           continue;
364         
365         // If this is a direct call to an external function, we can never inline
366         // it.  If it is an indirect call, inlining may resolve it to be a
367         // direct call, so we keep it.
368         if (CS.getCalledFunction() && CS.getCalledFunction()->isDeclaration())
369           continue;
370         
371         CallSites.push_back(std::make_pair(CS, -1));
372       }
373   }
374
375   DEBUG(dbgs() << ": " << CallSites.size() << " call sites.\n");
376
377   // If there are no calls in this function, exit early.
378   if (CallSites.empty())
379     return false;
380   
381   // Now that we have all of the call sites, move the ones to functions in the
382   // current SCC to the end of the list.
383   unsigned FirstCallInSCC = CallSites.size();
384   for (unsigned i = 0; i < FirstCallInSCC; ++i)
385     if (Function *F = CallSites[i].first.getCalledFunction())
386       if (SCCFunctions.count(F))
387         std::swap(CallSites[i--], CallSites[--FirstCallInSCC]);
388
389   
390   InlinedArrayAllocasTy InlinedArrayAllocas;
391   InlineFunctionInfo InlineInfo(&CG, TD);
392   
393   // Now that we have all of the call sites, loop over them and inline them if
394   // it looks profitable to do so.
395   bool Changed = false;
396   bool LocalChange;
397   do {
398     LocalChange = false;
399     // Iterate over the outer loop because inlining functions can cause indirect
400     // calls to become direct calls.
401     for (unsigned CSi = 0; CSi != CallSites.size(); ++CSi) {
402       CallSite CS = CallSites[CSi].first;
403       
404       Function *Caller = CS.getCaller();
405       Function *Callee = CS.getCalledFunction();
406
407       // If this call site is dead and it is to a readonly function, we should
408       // just delete the call instead of trying to inline it, regardless of
409       // size.  This happens because IPSCCP propagates the result out of the
410       // call and then we're left with the dead call.
411       if (isInstructionTriviallyDead(CS.getInstruction())) {
412         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead call: "
413                      << *CS.getInstruction() << "\n");
414         // Update the call graph by deleting the edge from Callee to Caller.
415         CG[Caller]->removeCallEdgeFor(CS);
416         CS.getInstruction()->eraseFromParent();
417         ++NumCallsDeleted;
418       } else {
419         // We can only inline direct calls to non-declarations.
420         if (Callee == 0 || Callee->isDeclaration()) continue;
421       
422         // If this call site was obtained by inlining another function, verify
423         // that the include path for the function did not include the callee
424         // itself.  If so, we'd be recursively inlining the same function,
425         // which would provide the same callsites, which would cause us to
426         // infinitely inline.
427         int InlineHistoryID = CallSites[CSi].second;
428         if (InlineHistoryID != -1 &&
429             InlineHistoryIncludes(Callee, InlineHistoryID, InlineHistory))
430           continue;
431         
432         
433         // If the policy determines that we should inline this function,
434         // try to do so.
435         if (!shouldInline(CS))
436           continue;
437
438         // Attempt to inline the function.
439         if (!InlineCallIfPossible(CS, InlineInfo, InlinedArrayAllocas,
440                                   InlineHistoryID, InsertLifetime))
441           continue;
442         ++NumInlined;
443         
444         // If inlining this function gave us any new call sites, throw them
445         // onto our worklist to process.  They are useful inline candidates.
446         if (!InlineInfo.InlinedCalls.empty()) {
447           // Create a new inline history entry for this, so that we remember
448           // that these new callsites came about due to inlining Callee.
449           int NewHistoryID = InlineHistory.size();
450           InlineHistory.push_back(std::make_pair(Callee, InlineHistoryID));
451
452           for (unsigned i = 0, e = InlineInfo.InlinedCalls.size();
453                i != e; ++i) {
454             Value *Ptr = InlineInfo.InlinedCalls[i];
455             CallSites.push_back(std::make_pair(CallSite(Ptr), NewHistoryID));
456           }
457         }
458       }
459       
460       // If we inlined or deleted the last possible call site to the function,
461       // delete the function body now.
462       if (Callee && Callee->use_empty() && Callee->hasLocalLinkage() &&
463           // TODO: Can remove if in SCC now.
464           !SCCFunctions.count(Callee) &&
465           
466           // The function may be apparently dead, but if there are indirect
467           // callgraph references to the node, we cannot delete it yet, this
468           // could invalidate the CGSCC iterator.
469           CG[Callee]->getNumReferences() == 0) {
470         DEBUG(dbgs() << "    -> Deleting dead function: "
471               << Callee->getName() << "\n");
472         CallGraphNode *CalleeNode = CG[Callee];
473         
474         // Remove any call graph edges from the callee to its callees.
475         CalleeNode->removeAllCalledFunctions();
476         
477         // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
478         delete CG.removeFunctionFromModule(CalleeNode);
479         ++NumDeleted;
480       }
481
482       // Remove this call site from the list.  If possible, use 
483       // swap/pop_back for efficiency, but do not use it if doing so would
484       // move a call site to a function in this SCC before the
485       // 'FirstCallInSCC' barrier.
486       if (SCC.isSingular()) {
487         CallSites[CSi] = CallSites.back();
488         CallSites.pop_back();
489       } else {
490         CallSites.erase(CallSites.begin()+CSi);
491       }
492       --CSi;
493
494       Changed = true;
495       LocalChange = true;
496     }
497   } while (LocalChange);
498
499   return Changed;
500 }
501
502 // doFinalization - Remove now-dead linkonce functions at the end of
503 // processing to avoid breaking the SCC traversal.
504 bool Inliner::doFinalization(CallGraph &CG) {
505   return removeDeadFunctions(CG);
506 }
507
508 /// removeDeadFunctions - Remove dead functions that are not included in
509 /// DNR (Do Not Remove) list.
510 bool Inliner::removeDeadFunctions(CallGraph &CG, bool AlwaysInlineOnly) {
511   SmallVector<CallGraphNode*, 16> FunctionsToRemove;
512
513   // Scan for all of the functions, looking for ones that should now be removed
514   // from the program.  Insert the dead ones in the FunctionsToRemove set.
515   for (CallGraph::iterator I = CG.begin(), E = CG.end(); I != E; ++I) {
516     CallGraphNode *CGN = I->second;
517     Function *F = CGN->getFunction();
518     if (!F || F->isDeclaration())
519       continue;
520
521     // Handle the case when this function is called and we only want to care
522     // about always-inline functions. This is a bit of a hack to share code
523     // between here and the InlineAlways pass.
524     if (AlwaysInlineOnly && !F->hasFnAttr(Attribute::AlwaysInline))
525       continue;
526
527     // If the only remaining users of the function are dead constants, remove
528     // them.
529     F->removeDeadConstantUsers();
530
531     if (!F->isDefTriviallyDead())
532       continue;
533     
534     // Remove any call graph edges from the function to its callees.
535     CGN->removeAllCalledFunctions();
536
537     // Remove any edges from the external node to the function's call graph
538     // node.  These edges might have been made irrelegant due to
539     // optimization of the program.
540     CG.getExternalCallingNode()->removeAnyCallEdgeTo(CGN);
541
542     // Removing the node for callee from the call graph and delete it.
543     FunctionsToRemove.push_back(CGN);
544   }
545   if (FunctionsToRemove.empty())
546     return false;
547
548   // Now that we know which functions to delete, do so.  We didn't want to do
549   // this inline, because that would invalidate our CallGraph::iterator
550   // objects. :(
551   //
552   // Note that it doesn't matter that we are iterating over a non-stable order
553   // here to do this, it doesn't matter which order the functions are deleted
554   // in.
555   std::sort(FunctionsToRemove.begin(), FunctionsToRemove.end());
556   FunctionsToRemove.erase(std::unique(FunctionsToRemove.begin(),
557                                       FunctionsToRemove.end()),
558                           FunctionsToRemove.end());
559   for (SmallVectorImpl<CallGraphNode *>::iterator I = FunctionsToRemove.begin(),
560                                                   E = FunctionsToRemove.end();
561        I != E; ++I) {
562     delete CG.removeFunctionFromModule(*I);
563     ++NumDeleted;
564   }
565   return true;
566 }