5b7198535a42aa08d33f613987169833d64e0541
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / MergeFunctions.cpp
1 //===- MergeFunctions.cpp - Merge identical functions ---------------------===//
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 looks for equivalent functions that are mergable and folds them.
11 //
12 // Order relation is defined on set of functions. It was made through
13 // special function comparison procedure that returns
14 // 0 when functions are equal,
15 // -1 when Left function is less than right function, and
16 // 1 for opposite case. We need total-ordering, so we need to maintain
17 // four properties on the functions set:
18 // a <= a (reflexivity)
19 // if a <= b and b <= a then a = b (antisymmetry)
20 // if a <= b and b <= c then a <= c (transitivity).
21 // for all a and b: a <= b or b <= a (totality).
22 //
23 // Comparison iterates through each instruction in each basic block.
24 // Functions are kept on binary tree. For each new function F we perform
25 // lookup in binary tree.
26 // In practice it works the following way:
27 // -- We define Function* container class with custom "operator<" (FunctionPtr).
28 // -- "FunctionPtr" instances are stored in std::set collection, so every
29 //    std::set::insert operation will give you result in log(N) time.
30 // 
31 // As an optimization, a hash of the function structure is calculated first, and
32 // two functions are only compared if they have the same hash. This hash is
33 // cheap to compute, and has the property that if function F == G according to
34 // the comparison function, then hash(F) == hash(G). This consistency property
35 // is critical to ensuring all possible merging opportunities are exploited.
36 // Collisions in the hash affect the speed of the pass but not the correctness
37 // or determinism of the resulting transformation.
38 //
39 // When a match is found the functions are folded. If both functions are
40 // overridable, we move the functionality into a new internal function and
41 // leave two overridable thunks to it.
42 //
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44 //
45 // Future work:
46 //
47 // * virtual functions.
48 //
49 // Many functions have their address taken by the virtual function table for
50 // the object they belong to. However, as long as it's only used for a lookup
51 // and call, this is irrelevant, and we'd like to fold such functions.
52 //
53 // * be smarter about bitcasts.
54 //
55 // In order to fold functions, we will sometimes add either bitcast instructions
56 // or bitcast constant expressions. Unfortunately, this can confound further
57 // analysis since the two functions differ where one has a bitcast and the
58 // other doesn't. We should learn to look through bitcasts.
59 //
60 // * Compare complex types with pointer types inside.
61 // * Compare cross-reference cases.
62 // * Compare complex expressions.
63 //
64 // All the three issues above could be described as ability to prove that
65 // fA == fB == fC == fE == fF == fG in example below:
66 //
67 //  void fA() {
68 //    fB();
69 //  }
70 //  void fB() {
71 //    fA();
72 //  }
73 //
74 //  void fE() {
75 //    fF();
76 //  }
77 //  void fF() {
78 //    fG();
79 //  }
80 //  void fG() {
81 //    fE();
82 //  }
83 //
84 // Simplest cross-reference case (fA <--> fB) was implemented in previous
85 // versions of MergeFunctions, though it presented only in two function pairs
86 // in test-suite (that counts >50k functions)
87 // Though possibility to detect complex cross-referencing (e.g.: A->B->C->D->A)
88 // could cover much more cases.
89 //
90 //===----------------------------------------------------------------------===//
91
92 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
93 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
94 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
95 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
96 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
97 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
98 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
99 #include "llvm/IR/CallSite.h"
100 #include "llvm/IR/Constants.h"
101 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
102 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
103 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
104 #include "llvm/IR/Instructions.h"
105 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
106 #include "llvm/IR/Module.h"
107 #include "llvm/IR/Operator.h"
108 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
109 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
110 #include "llvm/Pass.h"
111 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
112 #include "llvm/Support/Debug.h"
113 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
114 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
115 #include <vector>
116 using namespace llvm;
117
118 #define DEBUG_TYPE "mergefunc"
119
120 STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
121 STATISTIC(NumThunksWritten, "Number of thunks generated");
122 STATISTIC(NumAliasesWritten, "Number of aliases generated");
123 STATISTIC(NumDoubleWeak, "Number of new functions created");
124
125 static cl::opt<unsigned> NumFunctionsForSanityCheck(
126     "mergefunc-sanity",
127     cl::desc("How many functions in module could be used for "
128              "MergeFunctions pass sanity check. "
129              "'0' disables this check. Works only with '-debug' key."),
130     cl::init(0), cl::Hidden);
131
132 namespace {
133
134 /// GlobalNumberState assigns an integer to each global value in the program,
135 /// which is used by the comparison routine to order references to globals. This
136 /// state must be preserved throughout the pass, because Functions and other
137 /// globals need to maintain their relative order. Globals are assigned a number
138 /// when they are first visited. This order is deterministic, and so the
139 /// assigned numbers are as well. When two functions are merged, neither number
140 /// is updated. If the symbols are weak, this would be incorrect. If they are
141 /// strong, then one will be replaced at all references to the other, and so
142 /// direct callsites will now see one or the other symbol, and no update is
143 /// necessary. Note that if we were guaranteed unique names, we could just
144 /// compare those, but this would not work for stripped bitcodes or for those
145 /// few symbols without a name.
146 class GlobalNumberState {
147   struct Config : ValueMapConfig<GlobalValue*> {
148     enum { FollowRAUW = false };
149   };
150   // Each GlobalValue is mapped to an identifier. The Config ensures when RAUW
151   // occurs, the mapping does not change. Tracking changes is unnecessary, and
152   // also problematic for weak symbols (which may be overwritten).
153   typedef ValueMap<GlobalValue *, uint64_t, Config> ValueNumberMap;
154   ValueNumberMap GlobalNumbers;
155   // The next unused serial number to assign to a global.
156   uint64_t NextNumber;
157   public:
158     GlobalNumberState() : GlobalNumbers(), NextNumber(0) {}
159     uint64_t getNumber(GlobalValue* Global) {
160       ValueNumberMap::iterator MapIter;
161       bool Inserted;
162       std::tie(MapIter, Inserted) = GlobalNumbers.insert({Global, NextNumber});
163       if (Inserted)
164         NextNumber++;
165       return MapIter->second;
166     }
167 };
168
169 /// FunctionComparator - Compares two functions to determine whether or not
170 /// they will generate machine code with the same behaviour. DataLayout is
171 /// used if available. The comparator always fails conservatively (erring on the
172 /// side of claiming that two functions are different).
173 class FunctionComparator {
174 public:
175   FunctionComparator(const Function *F1, const Function *F2,
176                      GlobalNumberState* GN)
177       : FnL(F1), FnR(F2), GlobalNumbers(GN) {}
178
179   /// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
180   int compare();
181   /// Hash a function. Equivalent functions will have the same hash, and unequal
182   /// functions will have different hashes with high probability.
183   typedef uint64_t FunctionHash;
184   static FunctionHash functionHash(Function &);
185
186 private:
187   /// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
188   int cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL, const BasicBlock *BBR);
189
190   /// Constants comparison.
191   /// Its analog to lexicographical comparison between hypothetical numbers
192   /// of next format:
193   /// <bitcastability-trait><raw-bit-contents>
194   ///
195   /// 1. Bitcastability.
196   /// Check whether L's type could be losslessly bitcasted to R's type.
197   /// On this stage method, in case when lossless bitcast is not possible
198   /// method returns -1 or 1, thus also defining which type is greater in
199   /// context of bitcastability.
200   /// Stage 0: If types are equal in terms of cmpTypes, then we can go straight
201   ///          to the contents comparison.
202   ///          If types differ, remember types comparison result and check
203   ///          whether we still can bitcast types.
204   /// Stage 1: Types that satisfies isFirstClassType conditions are always
205   ///          greater then others.
206   /// Stage 2: Vector is greater then non-vector.
207   ///          If both types are vectors, then vector with greater bitwidth is
208   ///          greater.
209   ///          If both types are vectors with the same bitwidth, then types
210   ///          are bitcastable, and we can skip other stages, and go to contents
211   ///          comparison.
212   /// Stage 3: Pointer types are greater than non-pointers. If both types are
213   ///          pointers of the same address space - go to contents comparison.
214   ///          Different address spaces: pointer with greater address space is
215   ///          greater.
216   /// Stage 4: Types are neither vectors, nor pointers. And they differ.
217   ///          We don't know how to bitcast them. So, we better don't do it,
218   ///          and return types comparison result (so it determines the
219   ///          relationship among constants we don't know how to bitcast).
220   ///
221   /// Just for clearance, let's see how the set of constants could look
222   /// on single dimension axis:
223   ///
224   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
225   /// Where: NFCT - Not a FirstClassType
226   ///        FCT - FirstClassTyp:
227   ///
228   /// 2. Compare raw contents.
229   /// It ignores types on this stage and only compares bits from L and R.
230   /// Returns 0, if L and R has equivalent contents.
231   /// -1 or 1 if values are different.
232   /// Pretty trivial:
233   /// 2.1. If contents are numbers, compare numbers.
234   ///    Ints with greater bitwidth are greater. Ints with same bitwidths
235   ///    compared by their contents.
236   /// 2.2. "And so on". Just to avoid discrepancies with comments
237   /// perhaps it would be better to read the implementation itself.
238   /// 3. And again about overall picture. Let's look back at how the ordered set
239   /// of constants will look like:
240   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
241   ///
242   /// Now look, what could be inside [FCT, "others"], for example:
243   /// [FCT, "others"] =
244   /// [
245   ///   [double 0.1], [double 1.23],
246   ///   [i32 1], [i32 2],
247   ///   { double 1.0 },       ; StructTyID, NumElements = 1
248   ///   { i32 1 },            ; StructTyID, NumElements = 1
249   ///   { double 1, i32 1 },  ; StructTyID, NumElements = 2
250   ///   { i32 1, double 1 }   ; StructTyID, NumElements = 2
251   /// ]
252   ///
253   /// Let's explain the order. Float numbers will be less than integers, just
254   /// because of cmpType terms: FloatTyID < IntegerTyID.
255   /// Floats (with same fltSemantics) are sorted according to their value.
256   /// Then you can see integers, and they are, like a floats,
257   /// could be easy sorted among each others.
258   /// The structures. Structures are grouped at the tail, again because of their
259   /// TypeID: StructTyID > IntegerTyID > FloatTyID.
260   /// Structures with greater number of elements are greater. Structures with
261   /// greater elements going first are greater.
262   /// The same logic with vectors, arrays and other possible complex types.
263   ///
264   /// Bitcastable constants.
265   /// Let's assume, that some constant, belongs to some group of
266   /// "so-called-equal" values with different types, and at the same time
267   /// belongs to another group of constants with equal types
268   /// and "really" equal values.
269   ///
270   /// Now, prove that this is impossible:
271   ///
272   /// If constant A with type TyA is bitcastable to B with type TyB, then:
273   /// 1. All constants with equal types to TyA, are bitcastable to B. Since
274   ///    those should be vectors (if TyA is vector), pointers
275   ///    (if TyA is pointer), or else (if TyA equal to TyB), those types should
276   ///    be equal to TyB.
277   /// 2. All constants with non-equal, but bitcastable types to TyA, are
278   ///    bitcastable to B.
279   ///    Once again, just because we allow it to vectors and pointers only.
280   ///    This statement could be expanded as below:
281   /// 2.1. All vectors with equal bitwidth to vector A, has equal bitwidth to
282   ///      vector B, and thus bitcastable to B as well.
283   /// 2.2. All pointers of the same address space, no matter what they point to,
284   ///      bitcastable. So if C is pointer, it could be bitcasted to A and to B.
285   /// So any constant equal or bitcastable to A is equal or bitcastable to B.
286   /// QED.
287   ///
288   /// In another words, for pointers and vectors, we ignore top-level type and
289   /// look at their particular properties (bit-width for vectors, and
290   /// address space for pointers).
291   /// If these properties are equal - compare their contents.
292   int cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R);
293
294   /// Compares two global values by number. Uses the GlobalNumbersState to
295   /// identify the same gobals across function calls.
296   int cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue *R);
297
298   /// Assign or look up previously assigned numbers for the two values, and
299   /// return whether the numbers are equal. Numbers are assigned in the order
300   /// visited.
301   /// Comparison order:
302   /// Stage 0: Value that is function itself is always greater then others.
303   ///          If left and right values are references to their functions, then
304   ///          they are equal.
305   /// Stage 1: Constants are greater than non-constants.
306   ///          If both left and right are constants, then the result of
307   ///          cmpConstants is used as cmpValues result.
308   /// Stage 2: InlineAsm instances are greater than others. If both left and
309   ///          right are InlineAsm instances, InlineAsm* pointers casted to
310   ///          integers and compared as numbers.
311   /// Stage 3: For all other cases we compare order we meet these values in
312   ///          their functions. If right value was met first during scanning,
313   ///          then left value is greater.
314   ///          In another words, we compare serial numbers, for more details
315   ///          see comments for sn_mapL and sn_mapR.
316   int cmpValues(const Value *L, const Value *R);
317
318   /// Compare two Instructions for equivalence, similar to
319   /// Instruction::isSameOperationAs but with modifications to the type
320   /// comparison.
321   /// Stages are listed in "most significant stage first" order:
322   /// On each stage below, we do comparison between some left and right
323   /// operation parts. If parts are non-equal, we assign parts comparison
324   /// result to the operation comparison result and exit from method.
325   /// Otherwise we proceed to the next stage.
326   /// Stages:
327   /// 1. Operations opcodes. Compared as numbers.
328   /// 2. Number of operands.
329   /// 3. Operation types. Compared with cmpType method.
330   /// 4. Compare operation subclass optional data as stream of bytes:
331   /// just convert it to integers and call cmpNumbers.
332   /// 5. Compare in operation operand types with cmpType in
333   /// most significant operand first order.
334   /// 6. Last stage. Check operations for some specific attributes.
335   /// For example, for Load it would be:
336   /// 6.1.Load: volatile (as boolean flag)
337   /// 6.2.Load: alignment (as integer numbers)
338   /// 6.3.Load: synch-scope (as integer numbers)
339   /// 6.4.Load: range metadata (as integer numbers)
340   /// On this stage its better to see the code, since its not more than 10-15
341   /// strings for particular instruction, and could change sometimes.
342   int cmpOperations(const Instruction *L, const Instruction *R) const;
343
344   /// Compare two GEPs for equivalent pointer arithmetic.
345   /// Parts to be compared for each comparison stage,
346   /// most significant stage first:
347   /// 1. Address space. As numbers.
348   /// 2. Constant offset, (using GEPOperator::accumulateConstantOffset method).
349   /// 3. Pointer operand type (using cmpType method).
350   /// 4. Number of operands.
351   /// 5. Compare operands, using cmpValues method.
352   int cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL, const GEPOperator *GEPR);
353   int cmpGEPs(const GetElementPtrInst *GEPL, const GetElementPtrInst *GEPR) {
354     return cmpGEPs(cast<GEPOperator>(GEPL), cast<GEPOperator>(GEPR));
355   }
356
357   /// cmpType - compares two types,
358   /// defines total ordering among the types set.
359   ///
360   /// Return values:
361   /// 0 if types are equal,
362   /// -1 if Left is less than Right,
363   /// +1 if Left is greater than Right.
364   ///
365   /// Description:
366   /// Comparison is broken onto stages. Like in lexicographical comparison
367   /// stage coming first has higher priority.
368   /// On each explanation stage keep in mind total ordering properties.
369   ///
370   /// 0. Before comparison we coerce pointer types of 0 address space to
371   /// integer.
372   /// We also don't bother with same type at left and right, so
373   /// just return 0 in this case.
374   ///
375   /// 1. If types are of different kind (different type IDs).
376   ///    Return result of type IDs comparison, treating them as numbers.
377   /// 2. If types are integers, check that they have the same width. If they
378   /// are vectors, check that they have the same count and subtype.
379   /// 3. Types have the same ID, so check whether they are one of:
380   /// * Void
381   /// * Float
382   /// * Double
383   /// * X86_FP80
384   /// * FP128
385   /// * PPC_FP128
386   /// * Label
387   /// * Metadata
388   /// We can treat these types as equal whenever their IDs are same.
389   /// 4. If Left and Right are pointers, return result of address space
390   /// comparison (numbers comparison). We can treat pointer types of same
391   /// address space as equal.
392   /// 5. If types are complex.
393   /// Then both Left and Right are to be expanded and their element types will
394   /// be checked with the same way. If we get Res != 0 on some stage, return it.
395   /// Otherwise return 0.
396   /// 6. For all other cases put llvm_unreachable.
397   int cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const;
398
399   int cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const;
400   int cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const;
401   int cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const;
402   int cmpInlineAsm(const InlineAsm *L, const InlineAsm *R) const;
403   int cmpMem(StringRef L, StringRef R) const;
404   int cmpAttrs(const AttributeSet L, const AttributeSet R) const;
405   int cmpRangeMetadata(const MDNode* L, const MDNode* R) const;
406
407   // The two functions undergoing comparison.
408   const Function *FnL, *FnR;
409
410   /// Assign serial numbers to values from left function, and values from
411   /// right function.
412   /// Explanation:
413   /// Being comparing functions we need to compare values we meet at left and
414   /// right sides.
415   /// Its easy to sort things out for external values. It just should be
416   /// the same value at left and right.
417   /// But for local values (those were introduced inside function body)
418   /// we have to ensure they were introduced at exactly the same place,
419   /// and plays the same role.
420   /// Let's assign serial number to each value when we meet it first time.
421   /// Values that were met at same place will be with same serial numbers.
422   /// In this case it would be good to explain few points about values assigned
423   /// to BBs and other ways of implementation (see below).
424   ///
425   /// 1. Safety of BB reordering.
426   /// It's safe to change the order of BasicBlocks in function.
427   /// Relationship with other functions and serial numbering will not be
428   /// changed in this case.
429   /// As follows from FunctionComparator::compare(), we do CFG walk: we start
430   /// from the entry, and then take each terminator. So it doesn't matter how in
431   /// fact BBs are ordered in function. And since cmpValues are called during
432   /// this walk, the numbering depends only on how BBs located inside the CFG.
433   /// So the answer is - yes. We will get the same numbering.
434   ///
435   /// 2. Impossibility to use dominance properties of values.
436   /// If we compare two instruction operands: first is usage of local
437   /// variable AL from function FL, and second is usage of local variable AR
438   /// from FR, we could compare their origins and check whether they are
439   /// defined at the same place.
440   /// But, we are still not able to compare operands of PHI nodes, since those
441   /// could be operands from further BBs we didn't scan yet.
442   /// So it's impossible to use dominance properties in general.
443   DenseMap<const Value*, int> sn_mapL, sn_mapR;
444
445   // The global state we will use
446   GlobalNumberState* GlobalNumbers;
447 };
448
449 class FunctionNode {
450   mutable AssertingVH<Function> F;
451   FunctionComparator::FunctionHash Hash;
452 public:
453   // Note the hash is recalculated potentially multiple times, but it is cheap.
454   FunctionNode(Function *F)
455     : F(F), Hash(FunctionComparator::functionHash(*F))  {}
456   Function *getFunc() const { return F; }
457   FunctionComparator::FunctionHash getHash() const { return Hash; }
458
459   /// Replace the reference to the function F by the function G, assuming their
460   /// implementations are equal.
461   void replaceBy(Function *G) const {
462     F = G;
463   }
464
465   void release() { F = 0; }
466 };
467 }
468
469 int FunctionComparator::cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const {
470   if (L < R) return -1;
471   if (L > R) return 1;
472   return 0;
473 }
474
475 int FunctionComparator::cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const {
476   if (int Res = cmpNumbers(L.getBitWidth(), R.getBitWidth()))
477     return Res;
478   if (L.ugt(R)) return 1;
479   if (R.ugt(L)) return -1;
480   return 0;
481 }
482
483 int FunctionComparator::cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const {
484   // Floats are ordered first by semantics (i.e. float, double, half, etc.),
485   // then by value interpreted as a bitstring (aka APInt).
486   const fltSemantics &SL = L.getSemantics(), &SR = R.getSemantics();
487   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsPrecision(SL),
488                            APFloat::semanticsPrecision(SR)))
489     return Res;
490   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMaxExponent(SL),
491                            APFloat::semanticsMaxExponent(SR)))
492     return Res;
493   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMinExponent(SL),
494                            APFloat::semanticsMinExponent(SR)))
495     return Res;
496   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsSizeInBits(SL),
497                            APFloat::semanticsSizeInBits(SR)))
498     return Res;
499   return cmpAPInts(L.bitcastToAPInt(), R.bitcastToAPInt());
500 }
501
502 int FunctionComparator::cmpMem(StringRef L, StringRef R) const {
503   // Prevent heavy comparison, compare sizes first.
504   if (int Res = cmpNumbers(L.size(), R.size()))
505     return Res;
506
507   // Compare strings lexicographically only when it is necessary: only when
508   // strings are equal in size.
509   return L.compare(R);
510 }
511
512 int FunctionComparator::cmpAttrs(const AttributeSet L,
513                                  const AttributeSet R) const {
514   if (int Res = cmpNumbers(L.getNumSlots(), R.getNumSlots()))
515     return Res;
516
517   for (unsigned i = 0, e = L.getNumSlots(); i != e; ++i) {
518     AttributeSet::iterator LI = L.begin(i), LE = L.end(i), RI = R.begin(i),
519                            RE = R.end(i);
520     for (; LI != LE && RI != RE; ++LI, ++RI) {
521       Attribute LA = *LI;
522       Attribute RA = *RI;
523       if (LA < RA)
524         return -1;
525       if (RA < LA)
526         return 1;
527     }
528     if (LI != LE)
529       return 1;
530     if (RI != RE)
531       return -1;
532   }
533   return 0;
534 }
535 int FunctionComparator::cmpRangeMetadata(const MDNode* L,
536                                          const MDNode* R) const {
537   if (L == R)
538     return 0;
539   if (!L)
540     return -1;
541   if (!R)
542     return 1;
543   // Range metadata is a sequence of numbers. Make sure they are the same
544   // sequence. 
545   // TODO: Note that as this is metadata, it is possible to drop and/or merge
546   // this data when considering functions to merge. Thus this comparison would
547   // return 0 (i.e. equivalent), but merging would become more complicated
548   // because the ranges would need to be unioned. It is not likely that
549   // functions differ ONLY in this metadata if they are actually the same
550   // function semantically.
551   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
552     return Res;
553   for (size_t I = 0; I < L->getNumOperands(); ++I) {
554     ConstantInt* LLow = mdconst::extract<ConstantInt>(L->getOperand(I));
555     ConstantInt* RLow = mdconst::extract<ConstantInt>(R->getOperand(I));
556     if (int Res = cmpAPInts(LLow->getValue(), RLow->getValue()))
557       return Res;
558   }
559   return 0;
560 }
561
562 /// Constants comparison:
563 /// 1. Check whether type of L constant could be losslessly bitcasted to R
564 /// type.
565 /// 2. Compare constant contents.
566 /// For more details see declaration comments.
567 int FunctionComparator::cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R) {
568
569   Type *TyL = L->getType();
570   Type *TyR = R->getType();
571
572   // Check whether types are bitcastable. This part is just re-factored
573   // Type::canLosslesslyBitCastTo method, but instead of returning true/false,
574   // we also pack into result which type is "less" for us.
575   int TypesRes = cmpTypes(TyL, TyR);
576   if (TypesRes != 0) {
577     // Types are different, but check whether we can bitcast them.
578     if (!TyL->isFirstClassType()) {
579       if (TyR->isFirstClassType())
580         return -1;
581       // Neither TyL nor TyR are values of first class type. Return the result
582       // of comparing the types
583       return TypesRes;
584     }
585     if (!TyR->isFirstClassType()) {
586       if (TyL->isFirstClassType())
587         return 1;
588       return TypesRes;
589     }
590
591     // Vector -> Vector conversions are always lossless if the two vector types
592     // have the same size, otherwise not.
593     unsigned TyLWidth = 0;
594     unsigned TyRWidth = 0;
595
596     if (auto *VecTyL = dyn_cast<VectorType>(TyL))
597       TyLWidth = VecTyL->getBitWidth();
598     if (auto *VecTyR = dyn_cast<VectorType>(TyR))
599       TyRWidth = VecTyR->getBitWidth();
600
601     if (TyLWidth != TyRWidth)
602       return cmpNumbers(TyLWidth, TyRWidth);
603
604     // Zero bit-width means neither TyL nor TyR are vectors.
605     if (!TyLWidth) {
606       PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
607       PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
608       if (PTyL && PTyR) {
609         unsigned AddrSpaceL = PTyL->getAddressSpace();
610         unsigned AddrSpaceR = PTyR->getAddressSpace();
611         if (int Res = cmpNumbers(AddrSpaceL, AddrSpaceR))
612           return Res;
613       }
614       if (PTyL)
615         return 1;
616       if (PTyR)
617         return -1;
618
619       // TyL and TyR aren't vectors, nor pointers. We don't know how to
620       // bitcast them.
621       return TypesRes;
622     }
623   }
624
625   // OK, types are bitcastable, now check constant contents.
626
627   if (L->isNullValue() && R->isNullValue())
628     return TypesRes;
629   if (L->isNullValue() && !R->isNullValue())
630     return 1;
631   if (!L->isNullValue() && R->isNullValue())
632     return -1;
633
634   auto GlobalValueL = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(L));
635   auto GlobalValueR = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(R));
636   if (GlobalValueL && GlobalValueR) {
637     return cmpGlobalValues(GlobalValueL, GlobalValueR);
638   }
639
640   if (int Res = cmpNumbers(L->getValueID(), R->getValueID()))
641     return Res;
642
643   if (const auto *SeqL = dyn_cast<ConstantDataSequential>(L)) {
644     const auto *SeqR = cast<ConstantDataSequential>(R);
645     // This handles ConstantDataArray and ConstantDataVector. Note that we
646     // compare the two raw data arrays, which might differ depending on the host
647     // endianness. This isn't a problem though, because the endiness of a module
648     // will affect the order of the constants, but this order is the same
649     // for a given input module and host platform.
650     return cmpMem(SeqL->getRawDataValues(), SeqR->getRawDataValues());
651   }
652
653   switch (L->getValueID()) {
654   case Value::UndefValueVal: return TypesRes;
655   case Value::ConstantIntVal: {
656     const APInt &LInt = cast<ConstantInt>(L)->getValue();
657     const APInt &RInt = cast<ConstantInt>(R)->getValue();
658     return cmpAPInts(LInt, RInt);
659   }
660   case Value::ConstantFPVal: {
661     const APFloat &LAPF = cast<ConstantFP>(L)->getValueAPF();
662     const APFloat &RAPF = cast<ConstantFP>(R)->getValueAPF();
663     return cmpAPFloats(LAPF, RAPF);
664   }
665   case Value::ConstantArrayVal: {
666     const ConstantArray *LA = cast<ConstantArray>(L);
667     const ConstantArray *RA = cast<ConstantArray>(R);
668     uint64_t NumElementsL = cast<ArrayType>(TyL)->getNumElements();
669     uint64_t NumElementsR = cast<ArrayType>(TyR)->getNumElements();
670     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
671       return Res;
672     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
673       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LA->getOperand(i)),
674                                  cast<Constant>(RA->getOperand(i))))
675         return Res;
676     }
677     return 0;
678   }
679   case Value::ConstantStructVal: {
680     const ConstantStruct *LS = cast<ConstantStruct>(L);
681     const ConstantStruct *RS = cast<ConstantStruct>(R);
682     unsigned NumElementsL = cast<StructType>(TyL)->getNumElements();
683     unsigned NumElementsR = cast<StructType>(TyR)->getNumElements();
684     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
685       return Res;
686     for (unsigned i = 0; i != NumElementsL; ++i) {
687       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LS->getOperand(i)),
688                                  cast<Constant>(RS->getOperand(i))))
689         return Res;
690     }
691     return 0;
692   }
693   case Value::ConstantVectorVal: {
694     const ConstantVector *LV = cast<ConstantVector>(L);
695     const ConstantVector *RV = cast<ConstantVector>(R);
696     unsigned NumElementsL = cast<VectorType>(TyL)->getNumElements();
697     unsigned NumElementsR = cast<VectorType>(TyR)->getNumElements();
698     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
699       return Res;
700     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
701       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LV->getOperand(i)),
702                                  cast<Constant>(RV->getOperand(i))))
703         return Res;
704     }
705     return 0;
706   }
707   case Value::ConstantExprVal: {
708     const ConstantExpr *LE = cast<ConstantExpr>(L);
709     const ConstantExpr *RE = cast<ConstantExpr>(R);
710     unsigned NumOperandsL = LE->getNumOperands();
711     unsigned NumOperandsR = RE->getNumOperands();
712     if (int Res = cmpNumbers(NumOperandsL, NumOperandsR))
713       return Res;
714     for (unsigned i = 0; i < NumOperandsL; ++i) {
715       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LE->getOperand(i)),
716                                  cast<Constant>(RE->getOperand(i))))
717         return Res;
718     }
719     return 0;
720   }
721   case Value::BlockAddressVal: {
722     const BlockAddress *LBA = cast<BlockAddress>(L);
723     const BlockAddress *RBA = cast<BlockAddress>(R);
724     if (int Res = cmpValues(LBA->getFunction(), RBA->getFunction()))
725       return Res;
726     if (LBA->getFunction() == RBA->getFunction()) {
727       // They are BBs in the same function. Order by which comes first in the
728       // BB order of the function. This order is deterministic.
729       Function* F = LBA->getFunction();
730       BasicBlock *LBB = LBA->getBasicBlock();
731       BasicBlock *RBB = RBA->getBasicBlock();
732       if (LBB == RBB)
733         return 0;
734       for(BasicBlock &BB : F->getBasicBlockList()) {
735         if (&BB == LBB) {
736           assert(&BB != RBB);
737           return -1;
738         }
739         if (&BB == RBB)
740           return 1;
741       }
742       llvm_unreachable("Basic Block Address does not point to a basic block in "
743                        "its function.");
744       return -1;
745     } else {
746       // cmpValues said the functions are the same. So because they aren't
747       // literally the same pointer, they must respectively be the left and
748       // right functions.
749       assert(LBA->getFunction() == FnL && RBA->getFunction() == FnR);
750       // cmpValues will tell us if these are equivalent BasicBlocks, in the
751       // context of their respective functions.
752       return cmpValues(LBA->getBasicBlock(), RBA->getBasicBlock());
753     }
754   }
755   default: // Unknown constant, abort.
756     DEBUG(dbgs() << "Looking at valueID " << L->getValueID() << "\n");
757     llvm_unreachable("Constant ValueID not recognized.");
758     return -1;
759   }
760 }
761
762 int FunctionComparator::cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue* R) {
763   return cmpNumbers(GlobalNumbers->getNumber(L), GlobalNumbers->getNumber(R));
764 }
765
766 /// cmpType - compares two types,
767 /// defines total ordering among the types set.
768 /// See method declaration comments for more details.
769 int FunctionComparator::cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const {
770
771   PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
772   PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
773
774   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
775   if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0)
776     TyL = DL.getIntPtrType(TyL);
777   if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0)
778     TyR = DL.getIntPtrType(TyR);
779
780   if (TyL == TyR)
781     return 0;
782
783   if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
784     return Res;
785
786   switch (TyL->getTypeID()) {
787   default:
788     llvm_unreachable("Unknown type!");
789     // Fall through in Release mode.
790   case Type::IntegerTyID:
791     return cmpNumbers(cast<IntegerType>(TyL)->getBitWidth(),
792                       cast<IntegerType>(TyR)->getBitWidth());
793   case Type::VectorTyID: {
794     VectorType *VTyL = cast<VectorType>(TyL), *VTyR = cast<VectorType>(TyR);
795     if (int Res = cmpNumbers(VTyL->getNumElements(), VTyR->getNumElements()))
796       return Res;
797     return cmpTypes(VTyL->getElementType(), VTyR->getElementType());
798   }
799   // TyL == TyR would have returned true earlier, because types are uniqued.
800   case Type::VoidTyID:
801   case Type::FloatTyID:
802   case Type::DoubleTyID:
803   case Type::X86_FP80TyID:
804   case Type::FP128TyID:
805   case Type::PPC_FP128TyID:
806   case Type::LabelTyID:
807   case Type::MetadataTyID:
808   case Type::TokenTyID:
809     return 0;
810
811   case Type::PointerTyID: {
812     assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
813     return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
814   }
815
816   case Type::StructTyID: {
817     StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
818     StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
819     if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
820       return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
821
822     if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
823       return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
824
825     for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
826       if (int Res = cmpTypes(STyL->getElementType(i), STyR->getElementType(i)))
827         return Res;
828     }
829     return 0;
830   }
831
832   case Type::FunctionTyID: {
833     FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
834     FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
835     if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
836       return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
837
838     if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
839       return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
840
841     if (int Res = cmpTypes(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
842       return Res;
843
844     for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
845       if (int Res = cmpTypes(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
846         return Res;
847     }
848     return 0;
849   }
850
851   case Type::ArrayTyID: {
852     ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
853     ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
854     if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
855       return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
856     return cmpTypes(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
857   }
858   }
859 }
860
861 // Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
862 // and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
863 // Instruction::isSameOperationAs.
864 // Read method declaration comments for more details.
865 int FunctionComparator::cmpOperations(const Instruction *L,
866                                       const Instruction *R) const {
867   // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
868   //  * replace type comparison with calls to isEquivalentType.
869   //  * we test for I->hasSameSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top
870   //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on
871   if (int Res = cmpNumbers(L->getOpcode(), R->getOpcode()))
872     return Res;
873
874   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
875     return Res;
876
877   if (int Res = cmpTypes(L->getType(), R->getType()))
878     return Res;
879
880   if (int Res = cmpNumbers(L->getRawSubclassOptionalData(),
881                            R->getRawSubclassOptionalData()))
882     return Res;
883
884   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L)) {
885     if (int Res = cmpTypes(AI->getAllocatedType(),
886                            cast<AllocaInst>(R)->getAllocatedType()))
887       return Res;
888     if (int Res =
889             cmpNumbers(AI->getAlignment(), cast<AllocaInst>(R)->getAlignment()))
890       return Res;
891   }
892
893   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
894   // if all operands are the same type
895   for (unsigned i = 0, e = L->getNumOperands(); i != e; ++i) {
896     if (int Res =
897             cmpTypes(L->getOperand(i)->getType(), R->getOperand(i)->getType()))
898       return Res;
899   }
900
901   // Check special state that is a part of some instructions.
902   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(L)) {
903     if (int Res = cmpNumbers(LI->isVolatile(), cast<LoadInst>(R)->isVolatile()))
904       return Res;
905     if (int Res =
906             cmpNumbers(LI->getAlignment(), cast<LoadInst>(R)->getAlignment()))
907       return Res;
908     if (int Res =
909             cmpNumbers(LI->getOrdering(), cast<LoadInst>(R)->getOrdering()))
910       return Res;
911     if (int Res =
912             cmpNumbers(LI->getSynchScope(), cast<LoadInst>(R)->getSynchScope()))
913       return Res;
914     return cmpRangeMetadata(LI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
915         cast<LoadInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
916   }
917   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(L)) {
918     if (int Res =
919             cmpNumbers(SI->isVolatile(), cast<StoreInst>(R)->isVolatile()))
920       return Res;
921     if (int Res =
922             cmpNumbers(SI->getAlignment(), cast<StoreInst>(R)->getAlignment()))
923       return Res;
924     if (int Res =
925             cmpNumbers(SI->getOrdering(), cast<StoreInst>(R)->getOrdering()))
926       return Res;
927     return cmpNumbers(SI->getSynchScope(), cast<StoreInst>(R)->getSynchScope());
928   }
929   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(L))
930     return cmpNumbers(CI->getPredicate(), cast<CmpInst>(R)->getPredicate());
931   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(L)) {
932     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
933                              cast<CallInst>(R)->getCallingConv()))
934       return Res;
935     if (int Res =
936             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<CallInst>(R)->getAttributes()))
937       return Res;
938     return cmpRangeMetadata(
939         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
940         cast<CallInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
941   }
942   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(L)) {
943     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
944                              cast<InvokeInst>(R)->getCallingConv()))
945       return Res;
946     if (int Res =
947             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<InvokeInst>(R)->getAttributes()))
948       return Res;
949     return cmpRangeMetadata(
950         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
951         cast<InvokeInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
952   }
953   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(L)) {
954     ArrayRef<unsigned> LIndices = IVI->getIndices();
955     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<InsertValueInst>(R)->getIndices();
956     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
957       return Res;
958     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
959       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
960         return Res;
961     }
962   }
963   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(L)) {
964     ArrayRef<unsigned> LIndices = EVI->getIndices();
965     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<ExtractValueInst>(R)->getIndices();
966     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
967       return Res;
968     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
969       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
970         return Res;
971     }
972   }
973   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(L)) {
974     if (int Res =
975             cmpNumbers(FI->getOrdering(), cast<FenceInst>(R)->getOrdering()))
976       return Res;
977     return cmpNumbers(FI->getSynchScope(), cast<FenceInst>(R)->getSynchScope());
978   }
979
980   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(L)) {
981     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isVolatile(),
982                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isVolatile()))
983       return Res;
984     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isWeak(),
985                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isWeak()))
986       return Res;
987     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getSuccessOrdering(),
988                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSuccessOrdering()))
989       return Res;
990     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getFailureOrdering(),
991                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getFailureOrdering()))
992       return Res;
993     return cmpNumbers(CXI->getSynchScope(),
994                       cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSynchScope());
995   }
996   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(L)) {
997     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOperation(),
998                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOperation()))
999       return Res;
1000     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->isVolatile(),
1001                              cast<AtomicRMWInst>(R)->isVolatile()))
1002       return Res;
1003     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOrdering(),
1004                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOrdering()))
1005       return Res;
1006     return cmpNumbers(RMWI->getSynchScope(),
1007                       cast<AtomicRMWInst>(R)->getSynchScope());
1008   }
1009   return 0;
1010 }
1011
1012 // Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
1013 // Read method declaration comments for more details.
1014 int FunctionComparator::cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL,
1015                                const GEPOperator *GEPR) {
1016
1017   unsigned int ASL = GEPL->getPointerAddressSpace();
1018   unsigned int ASR = GEPR->getPointerAddressSpace();
1019
1020   if (int Res = cmpNumbers(ASL, ASR))
1021     return Res;
1022
1023   // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
1024   // added to the address.
1025   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
1026   unsigned BitWidth = DL.getPointerSizeInBits(ASL);
1027   APInt OffsetL(BitWidth, 0), OffsetR(BitWidth, 0);
1028   if (GEPL->accumulateConstantOffset(DL, OffsetL) &&
1029       GEPR->accumulateConstantOffset(DL, OffsetR))
1030     return cmpAPInts(OffsetL, OffsetR);
1031   if (int Res = cmpTypes(GEPL->getPointerOperand()->getType(),
1032                          GEPR->getPointerOperand()->getType()))
1033     return Res;
1034
1035   if (int Res = cmpNumbers(GEPL->getNumOperands(), GEPR->getNumOperands()))
1036     return Res;
1037
1038   for (unsigned i = 0, e = GEPL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1039     if (int Res = cmpValues(GEPL->getOperand(i), GEPR->getOperand(i)))
1040       return Res;
1041   }
1042
1043   return 0;
1044 }
1045
1046 int FunctionComparator::cmpInlineAsm(const InlineAsm *L,
1047                                      const InlineAsm *R) const {
1048   // InlineAsm's are uniqued. If they are the same pointer, obviously they are
1049   // the same, otherwise compare the fields.
1050   if (L == R)
1051     return 0;
1052   if (int Res = cmpTypes(L->getFunctionType(), R->getFunctionType()))
1053     return Res;
1054   if (int Res = cmpMem(L->getAsmString(), R->getAsmString()))
1055     return Res;
1056   if (int Res = cmpMem(L->getConstraintString(), R->getConstraintString()))
1057     return Res;
1058   if (int Res = cmpNumbers(L->hasSideEffects(), R->hasSideEffects()))
1059     return Res;
1060   if (int Res = cmpNumbers(L->isAlignStack(), R->isAlignStack()))
1061     return Res;
1062   if (int Res = cmpNumbers(L->getDialect(), R->getDialect()))
1063     return Res;
1064   llvm_unreachable("InlineAsm blocks were not uniqued.");
1065   return 0;
1066 }
1067
1068 /// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
1069 /// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
1070 /// that we will detect mismatches on next use.
1071 /// See comments in declaration for more details.
1072 int FunctionComparator::cmpValues(const Value *L, const Value *R) {
1073   // Catch self-reference case.
1074   if (L == FnL) {
1075     if (R == FnR)
1076       return 0;
1077     return -1;
1078   }
1079   if (R == FnR) {
1080     if (L == FnL)
1081       return 0;
1082     return 1;
1083   }
1084
1085   const Constant *ConstL = dyn_cast<Constant>(L);
1086   const Constant *ConstR = dyn_cast<Constant>(R);
1087   if (ConstL && ConstR) {
1088     if (L == R)
1089       return 0;
1090     return cmpConstants(ConstL, ConstR);
1091   }
1092
1093   if (ConstL)
1094     return 1;
1095   if (ConstR)
1096     return -1;
1097
1098   const InlineAsm *InlineAsmL = dyn_cast<InlineAsm>(L);
1099   const InlineAsm *InlineAsmR = dyn_cast<InlineAsm>(R);
1100
1101   if (InlineAsmL && InlineAsmR)
1102     return cmpInlineAsm(InlineAsmL, InlineAsmR);
1103   if (InlineAsmL)
1104     return 1;
1105   if (InlineAsmR)
1106     return -1;
1107
1108   auto LeftSN = sn_mapL.insert(std::make_pair(L, sn_mapL.size())),
1109        RightSN = sn_mapR.insert(std::make_pair(R, sn_mapR.size()));
1110
1111   return cmpNumbers(LeftSN.first->second, RightSN.first->second);
1112 }
1113 // Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
1114 int FunctionComparator::cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL,
1115                                        const BasicBlock *BBR) {
1116   BasicBlock::const_iterator InstL = BBL->begin(), InstLE = BBL->end();
1117   BasicBlock::const_iterator InstR = BBR->begin(), InstRE = BBR->end();
1118
1119   do {
1120     if (int Res = cmpValues(InstL, InstR))
1121       return Res;
1122
1123     const GetElementPtrInst *GEPL = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstL);
1124     const GetElementPtrInst *GEPR = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstR);
1125
1126     if (GEPL && !GEPR)
1127       return 1;
1128     if (GEPR && !GEPL)
1129       return -1;
1130
1131     if (GEPL && GEPR) {
1132       if (int Res =
1133               cmpValues(GEPL->getPointerOperand(), GEPR->getPointerOperand()))
1134         return Res;
1135       if (int Res = cmpGEPs(GEPL, GEPR))
1136         return Res;
1137     } else {
1138       if (int Res = cmpOperations(InstL, InstR))
1139         return Res;
1140       assert(InstL->getNumOperands() == InstR->getNumOperands());
1141
1142       for (unsigned i = 0, e = InstL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1143         Value *OpL = InstL->getOperand(i);
1144         Value *OpR = InstR->getOperand(i);
1145         if (int Res = cmpValues(OpL, OpR))
1146           return Res;
1147         // cmpValues should ensure this is true.
1148         assert(cmpTypes(OpL->getType(), OpR->getType()) == 0);
1149       }
1150     }
1151
1152     ++InstL, ++InstR;
1153   } while (InstL != InstLE && InstR != InstRE);
1154
1155   if (InstL != InstLE && InstR == InstRE)
1156     return 1;
1157   if (InstL == InstLE && InstR != InstRE)
1158     return -1;
1159   return 0;
1160 }
1161
1162 // Test whether the two functions have equivalent behaviour.
1163 int FunctionComparator::compare() {
1164
1165   sn_mapL.clear();
1166   sn_mapR.clear();
1167
1168   if (int Res = cmpAttrs(FnL->getAttributes(), FnR->getAttributes()))
1169     return Res;
1170
1171   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasGC(), FnR->hasGC()))
1172     return Res;
1173
1174   if (FnL->hasGC()) {
1175     if (int Res = cmpMem(FnL->getGC(), FnR->getGC()))
1176       return Res;
1177   }
1178
1179   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasSection(), FnR->hasSection()))
1180     return Res;
1181
1182   if (FnL->hasSection()) {
1183     if (int Res = cmpMem(FnL->getSection(), FnR->getSection()))
1184       return Res;
1185   }
1186
1187   if (int Res = cmpNumbers(FnL->isVarArg(), FnR->isVarArg()))
1188     return Res;
1189
1190   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
1191   // case too.
1192   if (int Res = cmpNumbers(FnL->getCallingConv(), FnR->getCallingConv()))
1193     return Res;
1194
1195   if (int Res = cmpTypes(FnL->getFunctionType(), FnR->getFunctionType()))
1196     return Res;
1197
1198   assert(FnL->arg_size() == FnR->arg_size() &&
1199          "Identically typed functions have different numbers of args!");
1200
1201   // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
1202   // passed in.
1203   for (Function::const_arg_iterator ArgLI = FnL->arg_begin(),
1204                                     ArgRI = FnR->arg_begin(),
1205                                     ArgLE = FnL->arg_end();
1206        ArgLI != ArgLE; ++ArgLI, ++ArgRI) {
1207     if (cmpValues(ArgLI, ArgRI) != 0)
1208       llvm_unreachable("Arguments repeat!");
1209   }
1210
1211   // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
1212   // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
1213   // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
1214   // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
1215   SmallVector<const BasicBlock *, 8> FnLBBs, FnRBBs;
1216   SmallSet<const BasicBlock *, 128> VisitedBBs; // in terms of F1.
1217
1218   FnLBBs.push_back(&FnL->getEntryBlock());
1219   FnRBBs.push_back(&FnR->getEntryBlock());
1220
1221   VisitedBBs.insert(FnLBBs[0]);
1222   while (!FnLBBs.empty()) {
1223     const BasicBlock *BBL = FnLBBs.pop_back_val();
1224     const BasicBlock *BBR = FnRBBs.pop_back_val();
1225
1226     if (int Res = cmpValues(BBL, BBR))
1227       return Res;
1228
1229     if (int Res = cmpBasicBlocks(BBL, BBR))
1230       return Res;
1231
1232     const TerminatorInst *TermL = BBL->getTerminator();
1233     const TerminatorInst *TermR = BBR->getTerminator();
1234
1235     assert(TermL->getNumSuccessors() == TermR->getNumSuccessors());
1236     for (unsigned i = 0, e = TermL->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1237       if (!VisitedBBs.insert(TermL->getSuccessor(i)).second)
1238         continue;
1239
1240       FnLBBs.push_back(TermL->getSuccessor(i));
1241       FnRBBs.push_back(TermR->getSuccessor(i));
1242     }
1243   }
1244   return 0;
1245 }
1246
1247 // Accumulate the hash of a sequence of 64-bit integers. This is similar to a
1248 // hash of a sequence of 64bit ints, but the entire input does not need to be
1249 // available at once. This interface is necessary for functionHash because it
1250 // needs to accumulate the hash as the structure of the function is traversed
1251 // without saving these values to an intermediate buffer. This form of hashing
1252 // is not often needed, as usually the object to hash is just read from a
1253 // buffer.
1254 class HashAccumulator64 {
1255   uint64_t Hash;
1256 public:
1257   // Initialize to random constant, so the state isn't zero.
1258   HashAccumulator64() { Hash = 0x6acaa36bef8325c5ULL; }
1259   void add(uint64_t V) {
1260      Hash = llvm::hashing::detail::hash_16_bytes(Hash, V);
1261   }
1262   // No finishing is required, because the entire hash value is used.
1263   uint64_t getHash() { return Hash; }
1264 };
1265
1266 // A function hash is calculated by considering only the number of arguments and
1267 // whether a function is varargs, the order of basic blocks (given by the
1268 // successors of each basic block in depth first order), and the order of
1269 // opcodes of each instruction within each of these basic blocks. This mirrors
1270 // the strategy compare() uses to compare functions by walking the BBs in depth
1271 // first order and comparing each instruction in sequence. Because this hash
1272 // does not look at the operands, it is insensitive to things such as the
1273 // target of calls and the constants used in the function, which makes it useful
1274 // when possibly merging functions which are the same modulo constants and call
1275 // targets.
1276 FunctionComparator::FunctionHash FunctionComparator::functionHash(Function &F) {
1277   HashAccumulator64 H;
1278   H.add(F.isVarArg());
1279   H.add(F.arg_size());
1280   
1281   SmallVector<const BasicBlock *, 8> BBs;
1282   SmallSet<const BasicBlock *, 16> VisitedBBs;
1283
1284   // Walk the blocks in the same order as FunctionComparator::cmpBasicBlocks(),
1285   // accumulating the hash of the function "structure." (BB and opcode sequence)
1286   BBs.push_back(&F.getEntryBlock());
1287   VisitedBBs.insert(BBs[0]);
1288   while (!BBs.empty()) {
1289     const BasicBlock *BB = BBs.pop_back_val();
1290     // This random value acts as a block header, as otherwise the partition of
1291     // opcodes into BBs wouldn't affect the hash, only the order of the opcodes
1292     H.add(45798); 
1293     for (auto &Inst : *BB) {
1294       H.add(Inst.getOpcode());
1295     }
1296     const TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1297     for (unsigned i = 0, e = Term->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1298       if (!VisitedBBs.insert(Term->getSuccessor(i)).second)
1299         continue;
1300       BBs.push_back(Term->getSuccessor(i));
1301     }
1302   }
1303   return H.getHash();
1304 }
1305
1306
1307 namespace {
1308
1309 /// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
1310 /// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
1311 /// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
1312 /// bitcast of the other.
1313 ///
1314 class MergeFunctions : public ModulePass {
1315 public:
1316   static char ID;
1317   MergeFunctions()
1318     : ModulePass(ID), FnTree(FunctionNodeCmp(&GlobalNumbers)),
1319       HasGlobalAliases(false) {
1320     initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1321   }
1322
1323   bool runOnModule(Module &M) override;
1324
1325 private:
1326   // The function comparison operator is provided here so that FunctionNodes do
1327   // not need to become larger with another pointer.
1328   class FunctionNodeCmp {
1329     GlobalNumberState* GlobalNumbers;
1330   public:
1331     FunctionNodeCmp(GlobalNumberState* GN) : GlobalNumbers(GN) {}
1332     bool operator()(const FunctionNode &LHS, const FunctionNode &RHS) const {
1333       // Order first by hashes, then full function comparison.
1334       if (LHS.getHash() != RHS.getHash())
1335         return LHS.getHash() < RHS.getHash();
1336       FunctionComparator FCmp(LHS.getFunc(), RHS.getFunc(), GlobalNumbers);
1337       return FCmp.compare() == -1;
1338     }
1339   };
1340   typedef std::set<FunctionNode, FunctionNodeCmp> FnTreeType;
1341
1342   GlobalNumberState GlobalNumbers;
1343
1344   /// A work queue of functions that may have been modified and should be
1345   /// analyzed again.
1346   std::vector<WeakVH> Deferred;
1347
1348   /// Checks the rules of order relation introduced among functions set.
1349   /// Returns true, if sanity check has been passed, and false if failed.
1350   bool doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist);
1351
1352   /// Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if it's
1353   /// equal to one that's already present.
1354   bool insert(Function *NewFunction);
1355
1356   /// Remove a Function from the FnTree and queue it up for a second sweep of
1357   /// analysis.
1358   void remove(Function *F);
1359
1360   /// Find the functions that use this Value and remove them from FnTree and
1361   /// queue the functions.
1362   void removeUsers(Value *V);
1363
1364   /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
1365   /// necessary to make types match.
1366   void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
1367
1368   /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
1369   /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
1370   /// again.
1371   void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
1372
1373   /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
1374   void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
1375
1376   /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1377   /// of G with bitcast(F). Deletes G.
1378   void writeThunk(Function *F, Function *G);
1379
1380   /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
1381   void writeAlias(Function *F, Function *G);
1382
1383   /// Replace function F with function G in the function tree.
1384   void replaceFunctionInTree(FnTreeType::iterator &IterToF, Function *G);
1385
1386   /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
1387   /// to modify it.
1388   FnTreeType FnTree;
1389
1390   /// Whether or not the target supports global aliases.
1391   bool HasGlobalAliases;
1392 };
1393
1394 }  // end anonymous namespace
1395
1396 char MergeFunctions::ID = 0;
1397 INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
1398
1399 ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
1400   return new MergeFunctions();
1401 }
1402
1403 bool MergeFunctions::doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist) {
1404   if (const unsigned Max = NumFunctionsForSanityCheck) {
1405     unsigned TripleNumber = 0;
1406     bool Valid = true;
1407
1408     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Started for first " << Max << " functions.\n";
1409
1410     unsigned i = 0;
1411     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(), E = Worklist.end();
1412          I != E && i < Max; ++I, ++i) {
1413       unsigned j = i;
1414       for (std::vector<WeakVH>::iterator J = I; J != E && j < Max; ++J, ++j) {
1415         Function *F1 = cast<Function>(*I);
1416         Function *F2 = cast<Function>(*J);
1417         int Res1 = FunctionComparator(F1, F2, &GlobalNumbers).compare();
1418         int Res2 = FunctionComparator(F2, F1, &GlobalNumbers).compare();
1419
1420         // If F1 <= F2, then F2 >= F1, otherwise report failure.
1421         if (Res1 != -Res2) {
1422           dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-symmetric; triple: " << TripleNumber
1423                  << "\n";
1424           F1->dump();
1425           F2->dump();
1426           Valid = false;
1427         }
1428
1429         if (Res1 == 0)
1430           continue;
1431
1432         unsigned k = j;
1433         for (std::vector<WeakVH>::iterator K = J; K != E && k < Max;
1434              ++k, ++K, ++TripleNumber) {
1435           if (K == J)
1436             continue;
1437
1438           Function *F3 = cast<Function>(*K);
1439           int Res3 = FunctionComparator(F1, F3, &GlobalNumbers).compare();
1440           int Res4 = FunctionComparator(F2, F3, &GlobalNumbers).compare();
1441
1442           bool Transitive = true;
1443
1444           if (Res1 != 0 && Res1 == Res4) {
1445             // F1 > F2, F2 > F3 => F1 > F3
1446             Transitive = Res3 == Res1;
1447           } else if (Res3 != 0 && Res3 == -Res4) {
1448             // F1 > F3, F3 > F2 => F1 > F2
1449             Transitive = Res3 == Res1;
1450           } else if (Res4 != 0 && -Res3 == Res4) {
1451             // F2 > F3, F3 > F1 => F2 > F1
1452             Transitive = Res4 == -Res1;
1453           }
1454
1455           if (!Transitive) {
1456             dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-transitive; triple: "
1457                    << TripleNumber << "\n";
1458             dbgs() << "Res1, Res3, Res4: " << Res1 << ", " << Res3 << ", "
1459                    << Res4 << "\n";
1460             F1->dump();
1461             F2->dump();
1462             F3->dump();
1463             Valid = false;
1464           }
1465         }
1466       }
1467     }
1468
1469     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: " << (Valid ? "Passed." : "Failed.") << "\n";
1470     return Valid;
1471   }
1472   return true;
1473 }
1474
1475 bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
1476   bool Changed = false;
1477
1478   // All functions in the module, ordered by hash. Functions with a unique
1479   // hash value are easily eliminated.
1480   std::vector<std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *>>
1481     HashedFuncs;
1482   for (Function &Func : M) {
1483     if (!Func.isDeclaration() && !Func.hasAvailableExternallyLinkage()) {
1484       HashedFuncs.push_back({FunctionComparator::functionHash(Func), &Func});
1485     } 
1486   }
1487
1488   std::stable_sort(
1489       HashedFuncs.begin(), HashedFuncs.end(),
1490       [](const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &a,
1491          const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &b) {
1492         return a.first < b.first;
1493       });
1494
1495   auto S = HashedFuncs.begin();
1496   for (auto I = HashedFuncs.begin(), IE = HashedFuncs.end(); I != IE; ++I) {
1497     // If the hash value matches the previous value or the next one, we must
1498     // consider merging it. Otherwise it is dropped and never considered again.
1499     if ((I != S && std::prev(I)->first == I->first) ||
1500         (std::next(I) != IE && std::next(I)->first == I->first) ) {
1501       Deferred.push_back(WeakVH(I->second));
1502     }
1503   }
1504   
1505   do {
1506     std::vector<WeakVH> Worklist;
1507     Deferred.swap(Worklist);
1508
1509     DEBUG(doSanityCheck(Worklist));
1510
1511     DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
1512     DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
1513
1514     // Insert only strong functions and merge them. Strong function merging
1515     // always deletes one of them.
1516     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1517            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1518       if (!*I) continue;
1519       Function *F = cast<Function>(*I);
1520       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1521           !F->mayBeOverridden()) {
1522         Changed |= insert(F);
1523       }
1524     }
1525
1526     // Insert only weak functions and merge them. By doing these second we
1527     // create thunks to the strong function when possible. When two weak
1528     // functions are identical, we create a new strong function with two weak
1529     // weak thunks to it which are identical but not mergable.
1530     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1531            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1532       if (!*I) continue;
1533       Function *F = cast<Function>(*I);
1534       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1535           F->mayBeOverridden()) {
1536         Changed |= insert(F);
1537       }
1538     }
1539     DEBUG(dbgs() << "size of FnTree: " << FnTree.size() << '\n');
1540   } while (!Deferred.empty());
1541
1542   FnTree.clear();
1543
1544   return Changed;
1545 }
1546
1547 // Replace direct callers of Old with New.
1548 void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
1549   Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
1550   for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
1551     Use *U = &*UI;
1552     ++UI;
1553     CallSite CS(U->getUser());
1554     if (CS && CS.isCallee(U)) {
1555       // Transfer the called function's attributes to the call site. Due to the
1556       // bitcast we will 'loose' ABI changing attributes because the 'called
1557       // function' is no longer a Function* but the bitcast. Code that looks up
1558       // the attributes from the called function will fail.
1559       auto &Context = New->getContext();
1560       auto NewFuncAttrs = New->getAttributes();
1561       auto CallSiteAttrs = CS.getAttributes();
1562
1563       CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(
1564           Context, AttributeSet::ReturnIndex, NewFuncAttrs.getRetAttributes());
1565
1566       for (unsigned argIdx = 0; argIdx < CS.arg_size(); argIdx++) {
1567         AttributeSet Attrs = NewFuncAttrs.getParamAttributes(argIdx);
1568         if (Attrs.getNumSlots())
1569           CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(Context, argIdx, Attrs);
1570       }
1571
1572       CS.setAttributes(CallSiteAttrs);
1573
1574       remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
1575       U->set(BitcastNew);
1576     }
1577   }
1578 }
1579
1580 // Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
1581 void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
1582   if (HasGlobalAliases && G->hasUnnamedAddr()) {
1583     if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
1584         G->hasWeakLinkage()) {
1585       writeAlias(F, G);
1586       return;
1587     }
1588   }
1589
1590   writeThunk(F, G);
1591 }
1592
1593 // Helper for writeThunk,
1594 // Selects proper bitcast operation,
1595 // but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
1596 static Value *createCast(IRBuilder<false> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
1597   Type *SrcTy = V->getType();
1598   if (SrcTy->isStructTy()) {
1599     assert(DestTy->isStructTy());
1600     assert(SrcTy->getStructNumElements() == DestTy->getStructNumElements());
1601     Value *Result = UndefValue::get(DestTy);
1602     for (unsigned int I = 0, E = SrcTy->getStructNumElements(); I < E; ++I) {
1603       Value *Element = createCast(
1604           Builder, Builder.CreateExtractValue(V, makeArrayRef(I)),
1605           DestTy->getStructElementType(I));
1606
1607       Result =
1608           Builder.CreateInsertValue(Result, Element, makeArrayRef(I));
1609     }
1610     return Result;
1611   }
1612   assert(!DestTy->isStructTy());
1613   if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
1614     return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
1615   else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
1616     return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
1617   else
1618     return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
1619 }
1620
1621 // Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1622 // of G with bitcast(F). Deletes G.
1623 void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
1624   if (!G->mayBeOverridden()) {
1625     // Redirect direct callers of G to F.
1626     replaceDirectCallers(G, F);
1627   }
1628
1629   // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
1630   // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
1631   if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
1632     G->eraseFromParent();
1633     return;
1634   }
1635
1636   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
1637                                     G->getParent());
1638   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
1639   IRBuilder<false> Builder(BB);
1640
1641   SmallVector<Value *, 16> Args;
1642   unsigned i = 0;
1643   FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
1644   for (Function::arg_iterator AI = NewG->arg_begin(), AE = NewG->arg_end();
1645        AI != AE; ++AI) {
1646     Args.push_back(createCast(Builder, (Value*)AI, FFTy->getParamType(i)));
1647     ++i;
1648   }
1649
1650   CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
1651   CI->setTailCall();
1652   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1653   if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
1654     Builder.CreateRetVoid();
1655   } else {
1656     Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
1657   }
1658
1659   NewG->copyAttributesFrom(G);
1660   NewG->takeName(G);
1661   removeUsers(G);
1662   G->replaceAllUsesWith(NewG);
1663   G->eraseFromParent();
1664
1665   DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
1666   ++NumThunksWritten;
1667 }
1668
1669 // Replace G with an alias to F and delete G.
1670 void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
1671   PointerType *PTy = G->getType();
1672   auto *GA = GlobalAlias::create(PTy, G->getLinkage(), "", F);
1673   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
1674   GA->takeName(G);
1675   GA->setVisibility(G->getVisibility());
1676   removeUsers(G);
1677   G->replaceAllUsesWith(GA);
1678   G->eraseFromParent();
1679
1680   DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
1681   ++NumAliasesWritten;
1682 }
1683
1684 // Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
1685 void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
1686   if (F->mayBeOverridden()) {
1687     assert(G->mayBeOverridden());
1688
1689     // Make them both thunks to the same internal function.
1690     Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
1691                                    F->getParent());
1692     H->copyAttributesFrom(F);
1693     H->takeName(F);
1694     removeUsers(F);
1695     F->replaceAllUsesWith(H);
1696
1697     unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
1698
1699     if (HasGlobalAliases) {
1700       writeAlias(F, G);
1701       writeAlias(F, H);
1702     } else {
1703       writeThunk(F, G);
1704       writeThunk(F, H);
1705     }
1706
1707     F->setAlignment(MaxAlignment);
1708     F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
1709     ++NumDoubleWeak;
1710   } else {
1711     writeThunkOrAlias(F, G);
1712   }
1713
1714   ++NumFunctionsMerged;
1715 }
1716
1717 /// Replace function F for function G in the map.
1718 void MergeFunctions::replaceFunctionInTree(FnTreeType::iterator &IterToF,
1719                                            Function *G) {
1720   Function *F = IterToF->getFunc();
1721
1722   // A total order is already guaranteed otherwise because we process strong
1723   // functions before weak functions.
1724   assert(((F->mayBeOverridden() && G->mayBeOverridden()) ||
1725           (!F->mayBeOverridden() && !G->mayBeOverridden())) &&
1726          "Only change functions if both are strong or both are weak");
1727   (void)F;
1728   assert(FunctionComparator(F, G, &GlobalNumbers).compare() == 0 &&
1729          "The two functions must be equal");
1730
1731   IterToF->replaceBy(G);
1732 }
1733
1734 // Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if equal to one
1735 // that was already inserted.
1736 bool MergeFunctions::insert(Function *NewFunction) {
1737   std::pair<FnTreeType::iterator, bool> Result =
1738       FnTree.insert(FunctionNode(NewFunction));
1739
1740   if (Result.second) {
1741     DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewFunction->getName() << '\n');
1742     return false;
1743   }
1744
1745   const FunctionNode &OldF = *Result.first;
1746
1747   // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
1748   // larger.
1749   // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
1750   // alias.
1751   if (NewFunction->size() == 1) {
1752     if (NewFunction->front().size() <= 2) {
1753       DEBUG(dbgs() << NewFunction->getName()
1754                    << " is to small to bother merging\n");
1755       return false;
1756     }
1757   }
1758
1759   // Impose a total order (by name) on the replacement of functions. This is
1760   // important when operating on more than one module independently to prevent
1761   // cycles of thunks calling each other when the modules are linked together.
1762   //
1763   // When one function is weak and the other is strong there is an order imposed
1764   // already. We process strong functions before weak functions.
1765   if ((OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && NewFunction->mayBeOverridden()) ||
1766       (!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && !NewFunction->mayBeOverridden()))
1767     if (OldF.getFunc()->getName() > NewFunction->getName()) {
1768       // Swap the two functions.
1769       Function *F = OldF.getFunc();
1770       replaceFunctionInTree(Result.first, NewFunction);
1771       NewFunction = F;
1772       assert(OldF.getFunc() != F && "Must have swapped the functions.");
1773     }
1774
1775   // Never thunk a strong function to a weak function.
1776   assert(!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() || NewFunction->mayBeOverridden());
1777
1778   DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName()
1779                << " == " << NewFunction->getName() << '\n');
1780
1781   Function *DeleteF = NewFunction;
1782   mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
1783   return true;
1784 }
1785
1786 // Remove a function from FnTree. If it was already in FnTree, add
1787 // it to Deferred so that we'll look at it in the next round.
1788 void MergeFunctions::remove(Function *F) {
1789   // We need to make sure we remove F, not a function "equal" to F per the
1790   // function equality comparator.
1791   FnTreeType::iterator found = FnTree.find(FunctionNode(F));
1792   size_t Erased = 0;
1793   if (found != FnTree.end() && found->getFunc() == F) {
1794     Erased = 1;
1795     FnTree.erase(found);
1796   }
1797
1798   if (Erased) {
1799     DEBUG(dbgs() << "Removed " << F->getName()
1800                  << " from set and deferred it.\n");
1801     Deferred.emplace_back(F);
1802   }
1803 }
1804
1805 // For each instruction used by the value, remove() the function that contains
1806 // the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
1807 void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
1808   std::vector<Value *> Worklist;
1809   Worklist.push_back(V);
1810   SmallSet<Value*, 8> Visited;
1811   Visited.insert(V);
1812   while (!Worklist.empty()) {
1813     Value *V = Worklist.back();
1814     Worklist.pop_back();
1815
1816     for (User *U : V->users()) {
1817       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
1818         remove(I->getParent()->getParent());
1819       } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
1820         // do nothing
1821       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
1822         for (User *UU : C->users()) {
1823           if (!Visited.insert(UU).second)
1824             Worklist.push_back(UU);
1825         }
1826       }
1827     }
1828   }
1829 }