[FunctionAttrs] Inline the prototype attribute inference to an existing
[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
117 using namespace llvm;
118
119 #define DEBUG_TYPE "mergefunc"
120
121 STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
122 STATISTIC(NumThunksWritten, "Number of thunks generated");
123 STATISTIC(NumAliasesWritten, "Number of aliases generated");
124 STATISTIC(NumDoubleWeak, "Number of new functions created");
125
126 static cl::opt<unsigned> NumFunctionsForSanityCheck(
127     "mergefunc-sanity",
128     cl::desc("How many functions in module could be used for "
129              "MergeFunctions pass sanity check. "
130              "'0' disables this check. Works only with '-debug' key."),
131     cl::init(0), cl::Hidden);
132
133 namespace {
134
135 /// GlobalNumberState assigns an integer to each global value in the program,
136 /// which is used by the comparison routine to order references to globals. This
137 /// state must be preserved throughout the pass, because Functions and other
138 /// globals need to maintain their relative order. Globals are assigned a number
139 /// when they are first visited. This order is deterministic, and so the
140 /// assigned numbers are as well. When two functions are merged, neither number
141 /// is updated. If the symbols are weak, this would be incorrect. If they are
142 /// strong, then one will be replaced at all references to the other, and so
143 /// direct callsites will now see one or the other symbol, and no update is
144 /// necessary. Note that if we were guaranteed unique names, we could just
145 /// compare those, but this would not work for stripped bitcodes or for those
146 /// few symbols without a name.
147 class GlobalNumberState {
148   struct Config : ValueMapConfig<GlobalValue*> {
149     enum { FollowRAUW = false };
150   };
151   // Each GlobalValue is mapped to an identifier. The Config ensures when RAUW
152   // occurs, the mapping does not change. Tracking changes is unnecessary, and
153   // also problematic for weak symbols (which may be overwritten).
154   typedef ValueMap<GlobalValue *, uint64_t, Config> ValueNumberMap;
155   ValueNumberMap GlobalNumbers;
156   // The next unused serial number to assign to a global.
157   uint64_t NextNumber;
158   public:
159     GlobalNumberState() : GlobalNumbers(), NextNumber(0) {}
160     uint64_t getNumber(GlobalValue* Global) {
161       ValueNumberMap::iterator MapIter;
162       bool Inserted;
163       std::tie(MapIter, Inserted) = GlobalNumbers.insert({Global, NextNumber});
164       if (Inserted)
165         NextNumber++;
166       return MapIter->second;
167     }
168     void clear() {
169       GlobalNumbers.clear();
170     }
171 };
172
173 /// FunctionComparator - Compares two functions to determine whether or not
174 /// they will generate machine code with the same behaviour. DataLayout is
175 /// used if available. The comparator always fails conservatively (erring on the
176 /// side of claiming that two functions are different).
177 class FunctionComparator {
178 public:
179   FunctionComparator(const Function *F1, const Function *F2,
180                      GlobalNumberState* GN)
181       : FnL(F1), FnR(F2), GlobalNumbers(GN) {}
182
183   /// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
184   int compare();
185   /// Hash a function. Equivalent functions will have the same hash, and unequal
186   /// functions will have different hashes with high probability.
187   typedef uint64_t FunctionHash;
188   static FunctionHash functionHash(Function &);
189
190 private:
191   /// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
192   int cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL, const BasicBlock *BBR);
193
194   /// Constants comparison.
195   /// Its analog to lexicographical comparison between hypothetical numbers
196   /// of next format:
197   /// <bitcastability-trait><raw-bit-contents>
198   ///
199   /// 1. Bitcastability.
200   /// Check whether L's type could be losslessly bitcasted to R's type.
201   /// On this stage method, in case when lossless bitcast is not possible
202   /// method returns -1 or 1, thus also defining which type is greater in
203   /// context of bitcastability.
204   /// Stage 0: If types are equal in terms of cmpTypes, then we can go straight
205   ///          to the contents comparison.
206   ///          If types differ, remember types comparison result and check
207   ///          whether we still can bitcast types.
208   /// Stage 1: Types that satisfies isFirstClassType conditions are always
209   ///          greater then others.
210   /// Stage 2: Vector is greater then non-vector.
211   ///          If both types are vectors, then vector with greater bitwidth is
212   ///          greater.
213   ///          If both types are vectors with the same bitwidth, then types
214   ///          are bitcastable, and we can skip other stages, and go to contents
215   ///          comparison.
216   /// Stage 3: Pointer types are greater than non-pointers. If both types are
217   ///          pointers of the same address space - go to contents comparison.
218   ///          Different address spaces: pointer with greater address space is
219   ///          greater.
220   /// Stage 4: Types are neither vectors, nor pointers. And they differ.
221   ///          We don't know how to bitcast them. So, we better don't do it,
222   ///          and return types comparison result (so it determines the
223   ///          relationship among constants we don't know how to bitcast).
224   ///
225   /// Just for clearance, let's see how the set of constants could look
226   /// on single dimension axis:
227   ///
228   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
229   /// Where: NFCT - Not a FirstClassType
230   ///        FCT - FirstClassTyp:
231   ///
232   /// 2. Compare raw contents.
233   /// It ignores types on this stage and only compares bits from L and R.
234   /// Returns 0, if L and R has equivalent contents.
235   /// -1 or 1 if values are different.
236   /// Pretty trivial:
237   /// 2.1. If contents are numbers, compare numbers.
238   ///    Ints with greater bitwidth are greater. Ints with same bitwidths
239   ///    compared by their contents.
240   /// 2.2. "And so on". Just to avoid discrepancies with comments
241   /// perhaps it would be better to read the implementation itself.
242   /// 3. And again about overall picture. Let's look back at how the ordered set
243   /// of constants will look like:
244   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
245   ///
246   /// Now look, what could be inside [FCT, "others"], for example:
247   /// [FCT, "others"] =
248   /// [
249   ///   [double 0.1], [double 1.23],
250   ///   [i32 1], [i32 2],
251   ///   { double 1.0 },       ; StructTyID, NumElements = 1
252   ///   { i32 1 },            ; StructTyID, NumElements = 1
253   ///   { double 1, i32 1 },  ; StructTyID, NumElements = 2
254   ///   { i32 1, double 1 }   ; StructTyID, NumElements = 2
255   /// ]
256   ///
257   /// Let's explain the order. Float numbers will be less than integers, just
258   /// because of cmpType terms: FloatTyID < IntegerTyID.
259   /// Floats (with same fltSemantics) are sorted according to their value.
260   /// Then you can see integers, and they are, like a floats,
261   /// could be easy sorted among each others.
262   /// The structures. Structures are grouped at the tail, again because of their
263   /// TypeID: StructTyID > IntegerTyID > FloatTyID.
264   /// Structures with greater number of elements are greater. Structures with
265   /// greater elements going first are greater.
266   /// The same logic with vectors, arrays and other possible complex types.
267   ///
268   /// Bitcastable constants.
269   /// Let's assume, that some constant, belongs to some group of
270   /// "so-called-equal" values with different types, and at the same time
271   /// belongs to another group of constants with equal types
272   /// and "really" equal values.
273   ///
274   /// Now, prove that this is impossible:
275   ///
276   /// If constant A with type TyA is bitcastable to B with type TyB, then:
277   /// 1. All constants with equal types to TyA, are bitcastable to B. Since
278   ///    those should be vectors (if TyA is vector), pointers
279   ///    (if TyA is pointer), or else (if TyA equal to TyB), those types should
280   ///    be equal to TyB.
281   /// 2. All constants with non-equal, but bitcastable types to TyA, are
282   ///    bitcastable to B.
283   ///    Once again, just because we allow it to vectors and pointers only.
284   ///    This statement could be expanded as below:
285   /// 2.1. All vectors with equal bitwidth to vector A, has equal bitwidth to
286   ///      vector B, and thus bitcastable to B as well.
287   /// 2.2. All pointers of the same address space, no matter what they point to,
288   ///      bitcastable. So if C is pointer, it could be bitcasted to A and to B.
289   /// So any constant equal or bitcastable to A is equal or bitcastable to B.
290   /// QED.
291   ///
292   /// In another words, for pointers and vectors, we ignore top-level type and
293   /// look at their particular properties (bit-width for vectors, and
294   /// address space for pointers).
295   /// If these properties are equal - compare their contents.
296   int cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R);
297
298   /// Compares two global values by number. Uses the GlobalNumbersState to
299   /// identify the same gobals across function calls.
300   int cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue *R);
301
302   /// Assign or look up previously assigned numbers for the two values, and
303   /// return whether the numbers are equal. Numbers are assigned in the order
304   /// visited.
305   /// Comparison order:
306   /// Stage 0: Value that is function itself is always greater then others.
307   ///          If left and right values are references to their functions, then
308   ///          they are equal.
309   /// Stage 1: Constants are greater than non-constants.
310   ///          If both left and right are constants, then the result of
311   ///          cmpConstants is used as cmpValues result.
312   /// Stage 2: InlineAsm instances are greater than others. If both left and
313   ///          right are InlineAsm instances, InlineAsm* pointers casted to
314   ///          integers and compared as numbers.
315   /// Stage 3: For all other cases we compare order we meet these values in
316   ///          their functions. If right value was met first during scanning,
317   ///          then left value is greater.
318   ///          In another words, we compare serial numbers, for more details
319   ///          see comments for sn_mapL and sn_mapR.
320   int cmpValues(const Value *L, const Value *R);
321
322   /// Compare two Instructions for equivalence, similar to
323   /// Instruction::isSameOperationAs but with modifications to the type
324   /// comparison.
325   /// Stages are listed in "most significant stage first" order:
326   /// On each stage below, we do comparison between some left and right
327   /// operation parts. If parts are non-equal, we assign parts comparison
328   /// result to the operation comparison result and exit from method.
329   /// Otherwise we proceed to the next stage.
330   /// Stages:
331   /// 1. Operations opcodes. Compared as numbers.
332   /// 2. Number of operands.
333   /// 3. Operation types. Compared with cmpType method.
334   /// 4. Compare operation subclass optional data as stream of bytes:
335   /// just convert it to integers and call cmpNumbers.
336   /// 5. Compare in operation operand types with cmpType in
337   /// most significant operand first order.
338   /// 6. Last stage. Check operations for some specific attributes.
339   /// For example, for Load it would be:
340   /// 6.1.Load: volatile (as boolean flag)
341   /// 6.2.Load: alignment (as integer numbers)
342   /// 6.3.Load: synch-scope (as integer numbers)
343   /// 6.4.Load: range metadata (as integer numbers)
344   /// On this stage its better to see the code, since its not more than 10-15
345   /// strings for particular instruction, and could change sometimes.
346   int cmpOperations(const Instruction *L, const Instruction *R) const;
347
348   /// Compare two GEPs for equivalent pointer arithmetic.
349   /// Parts to be compared for each comparison stage,
350   /// most significant stage first:
351   /// 1. Address space. As numbers.
352   /// 2. Constant offset, (using GEPOperator::accumulateConstantOffset method).
353   /// 3. Pointer operand type (using cmpType method).
354   /// 4. Number of operands.
355   /// 5. Compare operands, using cmpValues method.
356   int cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL, const GEPOperator *GEPR);
357   int cmpGEPs(const GetElementPtrInst *GEPL, const GetElementPtrInst *GEPR) {
358     return cmpGEPs(cast<GEPOperator>(GEPL), cast<GEPOperator>(GEPR));
359   }
360
361   /// cmpType - compares two types,
362   /// defines total ordering among the types set.
363   ///
364   /// Return values:
365   /// 0 if types are equal,
366   /// -1 if Left is less than Right,
367   /// +1 if Left is greater than Right.
368   ///
369   /// Description:
370   /// Comparison is broken onto stages. Like in lexicographical comparison
371   /// stage coming first has higher priority.
372   /// On each explanation stage keep in mind total ordering properties.
373   ///
374   /// 0. Before comparison we coerce pointer types of 0 address space to
375   /// integer.
376   /// We also don't bother with same type at left and right, so
377   /// just return 0 in this case.
378   ///
379   /// 1. If types are of different kind (different type IDs).
380   ///    Return result of type IDs comparison, treating them as numbers.
381   /// 2. If types are integers, check that they have the same width. If they
382   /// are vectors, check that they have the same count and subtype.
383   /// 3. Types have the same ID, so check whether they are one of:
384   /// * Void
385   /// * Float
386   /// * Double
387   /// * X86_FP80
388   /// * FP128
389   /// * PPC_FP128
390   /// * Label
391   /// * Metadata
392   /// We can treat these types as equal whenever their IDs are same.
393   /// 4. If Left and Right are pointers, return result of address space
394   /// comparison (numbers comparison). We can treat pointer types of same
395   /// address space as equal.
396   /// 5. If types are complex.
397   /// Then both Left and Right are to be expanded and their element types will
398   /// be checked with the same way. If we get Res != 0 on some stage, return it.
399   /// Otherwise return 0.
400   /// 6. For all other cases put llvm_unreachable.
401   int cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const;
402
403   int cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const;
404   int cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const;
405   int cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const;
406   int cmpInlineAsm(const InlineAsm *L, const InlineAsm *R) const;
407   int cmpMem(StringRef L, StringRef R) const;
408   int cmpAttrs(const AttributeSet L, const AttributeSet R) const;
409   int cmpRangeMetadata(const MDNode* L, const MDNode* R) const;
410
411   // The two functions undergoing comparison.
412   const Function *FnL, *FnR;
413
414   /// Assign serial numbers to values from left function, and values from
415   /// right function.
416   /// Explanation:
417   /// Being comparing functions we need to compare values we meet at left and
418   /// right sides.
419   /// Its easy to sort things out for external values. It just should be
420   /// the same value at left and right.
421   /// But for local values (those were introduced inside function body)
422   /// we have to ensure they were introduced at exactly the same place,
423   /// and plays the same role.
424   /// Let's assign serial number to each value when we meet it first time.
425   /// Values that were met at same place will be with same serial numbers.
426   /// In this case it would be good to explain few points about values assigned
427   /// to BBs and other ways of implementation (see below).
428   ///
429   /// 1. Safety of BB reordering.
430   /// It's safe to change the order of BasicBlocks in function.
431   /// Relationship with other functions and serial numbering will not be
432   /// changed in this case.
433   /// As follows from FunctionComparator::compare(), we do CFG walk: we start
434   /// from the entry, and then take each terminator. So it doesn't matter how in
435   /// fact BBs are ordered in function. And since cmpValues are called during
436   /// this walk, the numbering depends only on how BBs located inside the CFG.
437   /// So the answer is - yes. We will get the same numbering.
438   ///
439   /// 2. Impossibility to use dominance properties of values.
440   /// If we compare two instruction operands: first is usage of local
441   /// variable AL from function FL, and second is usage of local variable AR
442   /// from FR, we could compare their origins and check whether they are
443   /// defined at the same place.
444   /// But, we are still not able to compare operands of PHI nodes, since those
445   /// could be operands from further BBs we didn't scan yet.
446   /// So it's impossible to use dominance properties in general.
447   DenseMap<const Value*, int> sn_mapL, sn_mapR;
448
449   // The global state we will use
450   GlobalNumberState* GlobalNumbers;
451 };
452
453 class FunctionNode {
454   mutable AssertingVH<Function> F;
455   FunctionComparator::FunctionHash Hash;
456 public:
457   // Note the hash is recalculated potentially multiple times, but it is cheap.
458   FunctionNode(Function *F)
459     : F(F), Hash(FunctionComparator::functionHash(*F))  {}
460   Function *getFunc() const { return F; }
461   FunctionComparator::FunctionHash getHash() const { return Hash; }
462
463   /// Replace the reference to the function F by the function G, assuming their
464   /// implementations are equal.
465   void replaceBy(Function *G) const {
466     F = G;
467   }
468
469   void release() { F = nullptr; }
470 };
471 } // end anonymous namespace
472
473 int FunctionComparator::cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const {
474   if (L < R) return -1;
475   if (L > R) return 1;
476   return 0;
477 }
478
479 int FunctionComparator::cmpAPInts(const APInt &L, const APInt &R) const {
480   if (int Res = cmpNumbers(L.getBitWidth(), R.getBitWidth()))
481     return Res;
482   if (L.ugt(R)) return 1;
483   if (R.ugt(L)) return -1;
484   return 0;
485 }
486
487 int FunctionComparator::cmpAPFloats(const APFloat &L, const APFloat &R) const {
488   // Floats are ordered first by semantics (i.e. float, double, half, etc.),
489   // then by value interpreted as a bitstring (aka APInt).
490   const fltSemantics &SL = L.getSemantics(), &SR = R.getSemantics();
491   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsPrecision(SL),
492                            APFloat::semanticsPrecision(SR)))
493     return Res;
494   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMaxExponent(SL),
495                            APFloat::semanticsMaxExponent(SR)))
496     return Res;
497   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsMinExponent(SL),
498                            APFloat::semanticsMinExponent(SR)))
499     return Res;
500   if (int Res = cmpNumbers(APFloat::semanticsSizeInBits(SL),
501                            APFloat::semanticsSizeInBits(SR)))
502     return Res;
503   return cmpAPInts(L.bitcastToAPInt(), R.bitcastToAPInt());
504 }
505
506 int FunctionComparator::cmpMem(StringRef L, StringRef R) const {
507   // Prevent heavy comparison, compare sizes first.
508   if (int Res = cmpNumbers(L.size(), R.size()))
509     return Res;
510
511   // Compare strings lexicographically only when it is necessary: only when
512   // strings are equal in size.
513   return L.compare(R);
514 }
515
516 int FunctionComparator::cmpAttrs(const AttributeSet L,
517                                  const AttributeSet R) const {
518   if (int Res = cmpNumbers(L.getNumSlots(), R.getNumSlots()))
519     return Res;
520
521   for (unsigned i = 0, e = L.getNumSlots(); i != e; ++i) {
522     AttributeSet::iterator LI = L.begin(i), LE = L.end(i), RI = R.begin(i),
523                            RE = R.end(i);
524     for (; LI != LE && RI != RE; ++LI, ++RI) {
525       Attribute LA = *LI;
526       Attribute RA = *RI;
527       if (LA < RA)
528         return -1;
529       if (RA < LA)
530         return 1;
531     }
532     if (LI != LE)
533       return 1;
534     if (RI != RE)
535       return -1;
536   }
537   return 0;
538 }
539
540 int FunctionComparator::cmpRangeMetadata(const MDNode* L,
541                                          const MDNode* R) const {
542   if (L == R)
543     return 0;
544   if (!L)
545     return -1;
546   if (!R)
547     return 1;
548   // Range metadata is a sequence of numbers. Make sure they are the same
549   // sequence. 
550   // TODO: Note that as this is metadata, it is possible to drop and/or merge
551   // this data when considering functions to merge. Thus this comparison would
552   // return 0 (i.e. equivalent), but merging would become more complicated
553   // because the ranges would need to be unioned. It is not likely that
554   // functions differ ONLY in this metadata if they are actually the same
555   // function semantically.
556   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
557     return Res;
558   for (size_t I = 0; I < L->getNumOperands(); ++I) {
559     ConstantInt* LLow = mdconst::extract<ConstantInt>(L->getOperand(I));
560     ConstantInt* RLow = mdconst::extract<ConstantInt>(R->getOperand(I));
561     if (int Res = cmpAPInts(LLow->getValue(), RLow->getValue()))
562       return Res;
563   }
564   return 0;
565 }
566
567 /// Constants comparison:
568 /// 1. Check whether type of L constant could be losslessly bitcasted to R
569 /// type.
570 /// 2. Compare constant contents.
571 /// For more details see declaration comments.
572 int FunctionComparator::cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R) {
573
574   Type *TyL = L->getType();
575   Type *TyR = R->getType();
576
577   // Check whether types are bitcastable. This part is just re-factored
578   // Type::canLosslesslyBitCastTo method, but instead of returning true/false,
579   // we also pack into result which type is "less" for us.
580   int TypesRes = cmpTypes(TyL, TyR);
581   if (TypesRes != 0) {
582     // Types are different, but check whether we can bitcast them.
583     if (!TyL->isFirstClassType()) {
584       if (TyR->isFirstClassType())
585         return -1;
586       // Neither TyL nor TyR are values of first class type. Return the result
587       // of comparing the types
588       return TypesRes;
589     }
590     if (!TyR->isFirstClassType()) {
591       if (TyL->isFirstClassType())
592         return 1;
593       return TypesRes;
594     }
595
596     // Vector -> Vector conversions are always lossless if the two vector types
597     // have the same size, otherwise not.
598     unsigned TyLWidth = 0;
599     unsigned TyRWidth = 0;
600
601     if (auto *VecTyL = dyn_cast<VectorType>(TyL))
602       TyLWidth = VecTyL->getBitWidth();
603     if (auto *VecTyR = dyn_cast<VectorType>(TyR))
604       TyRWidth = VecTyR->getBitWidth();
605
606     if (TyLWidth != TyRWidth)
607       return cmpNumbers(TyLWidth, TyRWidth);
608
609     // Zero bit-width means neither TyL nor TyR are vectors.
610     if (!TyLWidth) {
611       PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
612       PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
613       if (PTyL && PTyR) {
614         unsigned AddrSpaceL = PTyL->getAddressSpace();
615         unsigned AddrSpaceR = PTyR->getAddressSpace();
616         if (int Res = cmpNumbers(AddrSpaceL, AddrSpaceR))
617           return Res;
618       }
619       if (PTyL)
620         return 1;
621       if (PTyR)
622         return -1;
623
624       // TyL and TyR aren't vectors, nor pointers. We don't know how to
625       // bitcast them.
626       return TypesRes;
627     }
628   }
629
630   // OK, types are bitcastable, now check constant contents.
631
632   if (L->isNullValue() && R->isNullValue())
633     return TypesRes;
634   if (L->isNullValue() && !R->isNullValue())
635     return 1;
636   if (!L->isNullValue() && R->isNullValue())
637     return -1;
638
639   auto GlobalValueL = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(L));
640   auto GlobalValueR = const_cast<GlobalValue*>(dyn_cast<GlobalValue>(R));
641   if (GlobalValueL && GlobalValueR) {
642     return cmpGlobalValues(GlobalValueL, GlobalValueR);
643   }
644
645   if (int Res = cmpNumbers(L->getValueID(), R->getValueID()))
646     return Res;
647
648   if (const auto *SeqL = dyn_cast<ConstantDataSequential>(L)) {
649     const auto *SeqR = cast<ConstantDataSequential>(R);
650     // This handles ConstantDataArray and ConstantDataVector. Note that we
651     // compare the two raw data arrays, which might differ depending on the host
652     // endianness. This isn't a problem though, because the endiness of a module
653     // will affect the order of the constants, but this order is the same
654     // for a given input module and host platform.
655     return cmpMem(SeqL->getRawDataValues(), SeqR->getRawDataValues());
656   }
657
658   switch (L->getValueID()) {
659   case Value::UndefValueVal: return TypesRes;
660   case Value::ConstantIntVal: {
661     const APInt &LInt = cast<ConstantInt>(L)->getValue();
662     const APInt &RInt = cast<ConstantInt>(R)->getValue();
663     return cmpAPInts(LInt, RInt);
664   }
665   case Value::ConstantFPVal: {
666     const APFloat &LAPF = cast<ConstantFP>(L)->getValueAPF();
667     const APFloat &RAPF = cast<ConstantFP>(R)->getValueAPF();
668     return cmpAPFloats(LAPF, RAPF);
669   }
670   case Value::ConstantArrayVal: {
671     const ConstantArray *LA = cast<ConstantArray>(L);
672     const ConstantArray *RA = cast<ConstantArray>(R);
673     uint64_t NumElementsL = cast<ArrayType>(TyL)->getNumElements();
674     uint64_t NumElementsR = cast<ArrayType>(TyR)->getNumElements();
675     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
676       return Res;
677     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
678       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LA->getOperand(i)),
679                                  cast<Constant>(RA->getOperand(i))))
680         return Res;
681     }
682     return 0;
683   }
684   case Value::ConstantStructVal: {
685     const ConstantStruct *LS = cast<ConstantStruct>(L);
686     const ConstantStruct *RS = cast<ConstantStruct>(R);
687     unsigned NumElementsL = cast<StructType>(TyL)->getNumElements();
688     unsigned NumElementsR = cast<StructType>(TyR)->getNumElements();
689     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
690       return Res;
691     for (unsigned i = 0; i != NumElementsL; ++i) {
692       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LS->getOperand(i)),
693                                  cast<Constant>(RS->getOperand(i))))
694         return Res;
695     }
696     return 0;
697   }
698   case Value::ConstantVectorVal: {
699     const ConstantVector *LV = cast<ConstantVector>(L);
700     const ConstantVector *RV = cast<ConstantVector>(R);
701     unsigned NumElementsL = cast<VectorType>(TyL)->getNumElements();
702     unsigned NumElementsR = cast<VectorType>(TyR)->getNumElements();
703     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
704       return Res;
705     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
706       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LV->getOperand(i)),
707                                  cast<Constant>(RV->getOperand(i))))
708         return Res;
709     }
710     return 0;
711   }
712   case Value::ConstantExprVal: {
713     const ConstantExpr *LE = cast<ConstantExpr>(L);
714     const ConstantExpr *RE = cast<ConstantExpr>(R);
715     unsigned NumOperandsL = LE->getNumOperands();
716     unsigned NumOperandsR = RE->getNumOperands();
717     if (int Res = cmpNumbers(NumOperandsL, NumOperandsR))
718       return Res;
719     for (unsigned i = 0; i < NumOperandsL; ++i) {
720       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LE->getOperand(i)),
721                                  cast<Constant>(RE->getOperand(i))))
722         return Res;
723     }
724     return 0;
725   }
726   case Value::BlockAddressVal: {
727     const BlockAddress *LBA = cast<BlockAddress>(L);
728     const BlockAddress *RBA = cast<BlockAddress>(R);
729     if (int Res = cmpValues(LBA->getFunction(), RBA->getFunction()))
730       return Res;
731     if (LBA->getFunction() == RBA->getFunction()) {
732       // They are BBs in the same function. Order by which comes first in the
733       // BB order of the function. This order is deterministic.
734       Function* F = LBA->getFunction();
735       BasicBlock *LBB = LBA->getBasicBlock();
736       BasicBlock *RBB = RBA->getBasicBlock();
737       if (LBB == RBB)
738         return 0;
739       for(BasicBlock &BB : F->getBasicBlockList()) {
740         if (&BB == LBB) {
741           assert(&BB != RBB);
742           return -1;
743         }
744         if (&BB == RBB)
745           return 1;
746       }
747       llvm_unreachable("Basic Block Address does not point to a basic block in "
748                        "its function.");
749       return -1;
750     } else {
751       // cmpValues said the functions are the same. So because they aren't
752       // literally the same pointer, they must respectively be the left and
753       // right functions.
754       assert(LBA->getFunction() == FnL && RBA->getFunction() == FnR);
755       // cmpValues will tell us if these are equivalent BasicBlocks, in the
756       // context of their respective functions.
757       return cmpValues(LBA->getBasicBlock(), RBA->getBasicBlock());
758     }
759   }
760   default: // Unknown constant, abort.
761     DEBUG(dbgs() << "Looking at valueID " << L->getValueID() << "\n");
762     llvm_unreachable("Constant ValueID not recognized.");
763     return -1;
764   }
765 }
766
767 int FunctionComparator::cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue* R) {
768   return cmpNumbers(GlobalNumbers->getNumber(L), GlobalNumbers->getNumber(R));
769 }
770
771 /// cmpType - compares two types,
772 /// defines total ordering among the types set.
773 /// See method declaration comments for more details.
774 int FunctionComparator::cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const {
775   PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
776   PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
777
778   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
779   if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0)
780     TyL = DL.getIntPtrType(TyL);
781   if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0)
782     TyR = DL.getIntPtrType(TyR);
783
784   if (TyL == TyR)
785     return 0;
786
787   if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
788     return Res;
789
790   switch (TyL->getTypeID()) {
791   default:
792     llvm_unreachable("Unknown type!");
793     // Fall through in Release mode.
794   case Type::IntegerTyID:
795     return cmpNumbers(cast<IntegerType>(TyL)->getBitWidth(),
796                       cast<IntegerType>(TyR)->getBitWidth());
797   case Type::VectorTyID: {
798     VectorType *VTyL = cast<VectorType>(TyL), *VTyR = cast<VectorType>(TyR);
799     if (int Res = cmpNumbers(VTyL->getNumElements(), VTyR->getNumElements()))
800       return Res;
801     return cmpTypes(VTyL->getElementType(), VTyR->getElementType());
802   }
803   // TyL == TyR would have returned true earlier, because types are uniqued.
804   case Type::VoidTyID:
805   case Type::FloatTyID:
806   case Type::DoubleTyID:
807   case Type::X86_FP80TyID:
808   case Type::FP128TyID:
809   case Type::PPC_FP128TyID:
810   case Type::LabelTyID:
811   case Type::MetadataTyID:
812   case Type::TokenTyID:
813     return 0;
814
815   case Type::PointerTyID: {
816     assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
817     return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
818   }
819
820   case Type::StructTyID: {
821     StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
822     StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
823     if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
824       return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
825
826     if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
827       return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
828
829     for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
830       if (int Res = cmpTypes(STyL->getElementType(i), STyR->getElementType(i)))
831         return Res;
832     }
833     return 0;
834   }
835
836   case Type::FunctionTyID: {
837     FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
838     FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
839     if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
840       return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
841
842     if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
843       return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
844
845     if (int Res = cmpTypes(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
846       return Res;
847
848     for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
849       if (int Res = cmpTypes(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
850         return Res;
851     }
852     return 0;
853   }
854
855   case Type::ArrayTyID: {
856     ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
857     ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
858     if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
859       return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
860     return cmpTypes(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
861   }
862   }
863 }
864
865 // Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
866 // and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
867 // Instruction::isSameOperationAs.
868 // Read method declaration comments for more details.
869 int FunctionComparator::cmpOperations(const Instruction *L,
870                                       const Instruction *R) const {
871   // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
872   //  * replace type comparison with calls to isEquivalentType.
873   //  * we test for I->hasSameSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top
874   //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on
875   if (int Res = cmpNumbers(L->getOpcode(), R->getOpcode()))
876     return Res;
877
878   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
879     return Res;
880
881   if (int Res = cmpTypes(L->getType(), R->getType()))
882     return Res;
883
884   if (int Res = cmpNumbers(L->getRawSubclassOptionalData(),
885                            R->getRawSubclassOptionalData()))
886     return Res;
887
888   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L)) {
889     if (int Res = cmpTypes(AI->getAllocatedType(),
890                            cast<AllocaInst>(R)->getAllocatedType()))
891       return Res;
892     if (int Res =
893             cmpNumbers(AI->getAlignment(), cast<AllocaInst>(R)->getAlignment()))
894       return Res;
895   }
896
897   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
898   // if all operands are the same type
899   for (unsigned i = 0, e = L->getNumOperands(); i != e; ++i) {
900     if (int Res =
901             cmpTypes(L->getOperand(i)->getType(), R->getOperand(i)->getType()))
902       return Res;
903   }
904
905   // Check special state that is a part of some instructions.
906   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(L)) {
907     if (int Res = cmpNumbers(LI->isVolatile(), cast<LoadInst>(R)->isVolatile()))
908       return Res;
909     if (int Res =
910             cmpNumbers(LI->getAlignment(), cast<LoadInst>(R)->getAlignment()))
911       return Res;
912     if (int Res =
913             cmpNumbers(LI->getOrdering(), cast<LoadInst>(R)->getOrdering()))
914       return Res;
915     if (int Res =
916             cmpNumbers(LI->getSynchScope(), cast<LoadInst>(R)->getSynchScope()))
917       return Res;
918     return cmpRangeMetadata(LI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
919         cast<LoadInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
920   }
921   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(L)) {
922     if (int Res =
923             cmpNumbers(SI->isVolatile(), cast<StoreInst>(R)->isVolatile()))
924       return Res;
925     if (int Res =
926             cmpNumbers(SI->getAlignment(), cast<StoreInst>(R)->getAlignment()))
927       return Res;
928     if (int Res =
929             cmpNumbers(SI->getOrdering(), cast<StoreInst>(R)->getOrdering()))
930       return Res;
931     return cmpNumbers(SI->getSynchScope(), cast<StoreInst>(R)->getSynchScope());
932   }
933   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(L))
934     return cmpNumbers(CI->getPredicate(), cast<CmpInst>(R)->getPredicate());
935   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(L)) {
936     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
937                              cast<CallInst>(R)->getCallingConv()))
938       return Res;
939     if (int Res =
940             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<CallInst>(R)->getAttributes()))
941       return Res;
942     return cmpRangeMetadata(
943         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
944         cast<CallInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
945   }
946   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(L)) {
947     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
948                              cast<InvokeInst>(R)->getCallingConv()))
949       return Res;
950     if (int Res =
951             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<InvokeInst>(R)->getAttributes()))
952       return Res;
953     return cmpRangeMetadata(
954         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
955         cast<InvokeInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
956   }
957   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(L)) {
958     ArrayRef<unsigned> LIndices = IVI->getIndices();
959     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<InsertValueInst>(R)->getIndices();
960     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
961       return Res;
962     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
963       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
964         return Res;
965     }
966   }
967   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(L)) {
968     ArrayRef<unsigned> LIndices = EVI->getIndices();
969     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<ExtractValueInst>(R)->getIndices();
970     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
971       return Res;
972     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
973       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
974         return Res;
975     }
976   }
977   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(L)) {
978     if (int Res =
979             cmpNumbers(FI->getOrdering(), cast<FenceInst>(R)->getOrdering()))
980       return Res;
981     return cmpNumbers(FI->getSynchScope(), cast<FenceInst>(R)->getSynchScope());
982   }
983
984   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(L)) {
985     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isVolatile(),
986                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isVolatile()))
987       return Res;
988     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isWeak(),
989                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isWeak()))
990       return Res;
991     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getSuccessOrdering(),
992                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSuccessOrdering()))
993       return Res;
994     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getFailureOrdering(),
995                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getFailureOrdering()))
996       return Res;
997     return cmpNumbers(CXI->getSynchScope(),
998                       cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSynchScope());
999   }
1000   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(L)) {
1001     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOperation(),
1002                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOperation()))
1003       return Res;
1004     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->isVolatile(),
1005                              cast<AtomicRMWInst>(R)->isVolatile()))
1006       return Res;
1007     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOrdering(),
1008                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOrdering()))
1009       return Res;
1010     return cmpNumbers(RMWI->getSynchScope(),
1011                       cast<AtomicRMWInst>(R)->getSynchScope());
1012   }
1013   return 0;
1014 }
1015
1016 // Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
1017 // Read method declaration comments for more details.
1018 int FunctionComparator::cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL,
1019                                const GEPOperator *GEPR) {
1020
1021   unsigned int ASL = GEPL->getPointerAddressSpace();
1022   unsigned int ASR = GEPR->getPointerAddressSpace();
1023
1024   if (int Res = cmpNumbers(ASL, ASR))
1025     return Res;
1026
1027   // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
1028   // added to the address.
1029   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
1030   unsigned BitWidth = DL.getPointerSizeInBits(ASL);
1031   APInt OffsetL(BitWidth, 0), OffsetR(BitWidth, 0);
1032   if (GEPL->accumulateConstantOffset(DL, OffsetL) &&
1033       GEPR->accumulateConstantOffset(DL, OffsetR))
1034     return cmpAPInts(OffsetL, OffsetR);
1035   if (int Res = cmpTypes(GEPL->getSourceElementType(),
1036                          GEPR->getSourceElementType()))
1037     return Res;
1038
1039   if (int Res = cmpNumbers(GEPL->getNumOperands(), GEPR->getNumOperands()))
1040     return Res;
1041
1042   for (unsigned i = 0, e = GEPL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1043     if (int Res = cmpValues(GEPL->getOperand(i), GEPR->getOperand(i)))
1044       return Res;
1045   }
1046
1047   return 0;
1048 }
1049
1050 int FunctionComparator::cmpInlineAsm(const InlineAsm *L,
1051                                      const InlineAsm *R) const {
1052   // InlineAsm's are uniqued. If they are the same pointer, obviously they are
1053   // the same, otherwise compare the fields.
1054   if (L == R)
1055     return 0;
1056   if (int Res = cmpTypes(L->getFunctionType(), R->getFunctionType()))
1057     return Res;
1058   if (int Res = cmpMem(L->getAsmString(), R->getAsmString()))
1059     return Res;
1060   if (int Res = cmpMem(L->getConstraintString(), R->getConstraintString()))
1061     return Res;
1062   if (int Res = cmpNumbers(L->hasSideEffects(), R->hasSideEffects()))
1063     return Res;
1064   if (int Res = cmpNumbers(L->isAlignStack(), R->isAlignStack()))
1065     return Res;
1066   if (int Res = cmpNumbers(L->getDialect(), R->getDialect()))
1067     return Res;
1068   llvm_unreachable("InlineAsm blocks were not uniqued.");
1069   return 0;
1070 }
1071
1072 /// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
1073 /// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
1074 /// that we will detect mismatches on next use.
1075 /// See comments in declaration for more details.
1076 int FunctionComparator::cmpValues(const Value *L, const Value *R) {
1077   // Catch self-reference case.
1078   if (L == FnL) {
1079     if (R == FnR)
1080       return 0;
1081     return -1;
1082   }
1083   if (R == FnR) {
1084     if (L == FnL)
1085       return 0;
1086     return 1;
1087   }
1088
1089   const Constant *ConstL = dyn_cast<Constant>(L);
1090   const Constant *ConstR = dyn_cast<Constant>(R);
1091   if (ConstL && ConstR) {
1092     if (L == R)
1093       return 0;
1094     return cmpConstants(ConstL, ConstR);
1095   }
1096
1097   if (ConstL)
1098     return 1;
1099   if (ConstR)
1100     return -1;
1101
1102   const InlineAsm *InlineAsmL = dyn_cast<InlineAsm>(L);
1103   const InlineAsm *InlineAsmR = dyn_cast<InlineAsm>(R);
1104
1105   if (InlineAsmL && InlineAsmR)
1106     return cmpInlineAsm(InlineAsmL, InlineAsmR);
1107   if (InlineAsmL)
1108     return 1;
1109   if (InlineAsmR)
1110     return -1;
1111
1112   auto LeftSN = sn_mapL.insert(std::make_pair(L, sn_mapL.size())),
1113        RightSN = sn_mapR.insert(std::make_pair(R, sn_mapR.size()));
1114
1115   return cmpNumbers(LeftSN.first->second, RightSN.first->second);
1116 }
1117 // Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
1118 int FunctionComparator::cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL,
1119                                        const BasicBlock *BBR) {
1120   BasicBlock::const_iterator InstL = BBL->begin(), InstLE = BBL->end();
1121   BasicBlock::const_iterator InstR = BBR->begin(), InstRE = BBR->end();
1122
1123   do {
1124     if (int Res = cmpValues(&*InstL, &*InstR))
1125       return Res;
1126
1127     const GetElementPtrInst *GEPL = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstL);
1128     const GetElementPtrInst *GEPR = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstR);
1129
1130     if (GEPL && !GEPR)
1131       return 1;
1132     if (GEPR && !GEPL)
1133       return -1;
1134
1135     if (GEPL && GEPR) {
1136       if (int Res =
1137               cmpValues(GEPL->getPointerOperand(), GEPR->getPointerOperand()))
1138         return Res;
1139       if (int Res = cmpGEPs(GEPL, GEPR))
1140         return Res;
1141     } else {
1142       if (int Res = cmpOperations(&*InstL, &*InstR))
1143         return Res;
1144       assert(InstL->getNumOperands() == InstR->getNumOperands());
1145
1146       for (unsigned i = 0, e = InstL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1147         Value *OpL = InstL->getOperand(i);
1148         Value *OpR = InstR->getOperand(i);
1149         if (int Res = cmpValues(OpL, OpR))
1150           return Res;
1151         // cmpValues should ensure this is true.
1152         assert(cmpTypes(OpL->getType(), OpR->getType()) == 0);
1153       }
1154     }
1155
1156     ++InstL, ++InstR;
1157   } while (InstL != InstLE && InstR != InstRE);
1158
1159   if (InstL != InstLE && InstR == InstRE)
1160     return 1;
1161   if (InstL == InstLE && InstR != InstRE)
1162     return -1;
1163   return 0;
1164 }
1165
1166 // Test whether the two functions have equivalent behaviour.
1167 int FunctionComparator::compare() {
1168   sn_mapL.clear();
1169   sn_mapR.clear();
1170
1171   if (int Res = cmpAttrs(FnL->getAttributes(), FnR->getAttributes()))
1172     return Res;
1173
1174   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasGC(), FnR->hasGC()))
1175     return Res;
1176
1177   if (FnL->hasGC()) {
1178     if (int Res = cmpMem(FnL->getGC(), FnR->getGC()))
1179       return Res;
1180   }
1181
1182   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasSection(), FnR->hasSection()))
1183     return Res;
1184
1185   if (FnL->hasSection()) {
1186     if (int Res = cmpMem(FnL->getSection(), FnR->getSection()))
1187       return Res;
1188   }
1189
1190   if (int Res = cmpNumbers(FnL->isVarArg(), FnR->isVarArg()))
1191     return Res;
1192
1193   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
1194   // case too.
1195   if (int Res = cmpNumbers(FnL->getCallingConv(), FnR->getCallingConv()))
1196     return Res;
1197
1198   if (int Res = cmpTypes(FnL->getFunctionType(), FnR->getFunctionType()))
1199     return Res;
1200
1201   assert(FnL->arg_size() == FnR->arg_size() &&
1202          "Identically typed functions have different numbers of args!");
1203
1204   // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
1205   // passed in.
1206   for (Function::const_arg_iterator ArgLI = FnL->arg_begin(),
1207                                     ArgRI = FnR->arg_begin(),
1208                                     ArgLE = FnL->arg_end();
1209        ArgLI != ArgLE; ++ArgLI, ++ArgRI) {
1210     if (cmpValues(&*ArgLI, &*ArgRI) != 0)
1211       llvm_unreachable("Arguments repeat!");
1212   }
1213
1214   // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
1215   // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
1216   // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
1217   // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
1218   SmallVector<const BasicBlock *, 8> FnLBBs, FnRBBs;
1219   SmallSet<const BasicBlock *, 128> VisitedBBs; // in terms of F1.
1220
1221   FnLBBs.push_back(&FnL->getEntryBlock());
1222   FnRBBs.push_back(&FnR->getEntryBlock());
1223
1224   VisitedBBs.insert(FnLBBs[0]);
1225   while (!FnLBBs.empty()) {
1226     const BasicBlock *BBL = FnLBBs.pop_back_val();
1227     const BasicBlock *BBR = FnRBBs.pop_back_val();
1228
1229     if (int Res = cmpValues(BBL, BBR))
1230       return Res;
1231
1232     if (int Res = cmpBasicBlocks(BBL, BBR))
1233       return Res;
1234
1235     const TerminatorInst *TermL = BBL->getTerminator();
1236     const TerminatorInst *TermR = BBR->getTerminator();
1237
1238     assert(TermL->getNumSuccessors() == TermR->getNumSuccessors());
1239     for (unsigned i = 0, e = TermL->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1240       if (!VisitedBBs.insert(TermL->getSuccessor(i)).second)
1241         continue;
1242
1243       FnLBBs.push_back(TermL->getSuccessor(i));
1244       FnRBBs.push_back(TermR->getSuccessor(i));
1245     }
1246   }
1247   return 0;
1248 }
1249
1250 // Accumulate the hash of a sequence of 64-bit integers. This is similar to a
1251 // hash of a sequence of 64bit ints, but the entire input does not need to be
1252 // available at once. This interface is necessary for functionHash because it
1253 // needs to accumulate the hash as the structure of the function is traversed
1254 // without saving these values to an intermediate buffer. This form of hashing
1255 // is not often needed, as usually the object to hash is just read from a
1256 // buffer.
1257 class HashAccumulator64 {
1258   uint64_t Hash;
1259 public:
1260   // Initialize to random constant, so the state isn't zero.
1261   HashAccumulator64() { Hash = 0x6acaa36bef8325c5ULL; }
1262   void add(uint64_t V) {
1263      Hash = llvm::hashing::detail::hash_16_bytes(Hash, V);
1264   }
1265   // No finishing is required, because the entire hash value is used.
1266   uint64_t getHash() { return Hash; }
1267 };
1268
1269 // A function hash is calculated by considering only the number of arguments and
1270 // whether a function is varargs, the order of basic blocks (given by the
1271 // successors of each basic block in depth first order), and the order of
1272 // opcodes of each instruction within each of these basic blocks. This mirrors
1273 // the strategy compare() uses to compare functions by walking the BBs in depth
1274 // first order and comparing each instruction in sequence. Because this hash
1275 // does not look at the operands, it is insensitive to things such as the
1276 // target of calls and the constants used in the function, which makes it useful
1277 // when possibly merging functions which are the same modulo constants and call
1278 // targets.
1279 FunctionComparator::FunctionHash FunctionComparator::functionHash(Function &F) {
1280   HashAccumulator64 H;
1281   H.add(F.isVarArg());
1282   H.add(F.arg_size());
1283   
1284   SmallVector<const BasicBlock *, 8> BBs;
1285   SmallSet<const BasicBlock *, 16> VisitedBBs;
1286
1287   // Walk the blocks in the same order as FunctionComparator::cmpBasicBlocks(),
1288   // accumulating the hash of the function "structure." (BB and opcode sequence)
1289   BBs.push_back(&F.getEntryBlock());
1290   VisitedBBs.insert(BBs[0]);
1291   while (!BBs.empty()) {
1292     const BasicBlock *BB = BBs.pop_back_val();
1293     // This random value acts as a block header, as otherwise the partition of
1294     // opcodes into BBs wouldn't affect the hash, only the order of the opcodes
1295     H.add(45798); 
1296     for (auto &Inst : *BB) {
1297       H.add(Inst.getOpcode());
1298     }
1299     const TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1300     for (unsigned i = 0, e = Term->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1301       if (!VisitedBBs.insert(Term->getSuccessor(i)).second)
1302         continue;
1303       BBs.push_back(Term->getSuccessor(i));
1304     }
1305   }
1306   return H.getHash();
1307 }
1308
1309
1310 namespace {
1311
1312 /// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
1313 /// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
1314 /// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
1315 /// bitcast of the other.
1316 ///
1317 class MergeFunctions : public ModulePass {
1318 public:
1319   static char ID;
1320   MergeFunctions()
1321     : ModulePass(ID), FnTree(FunctionNodeCmp(&GlobalNumbers)), FNodesInTree(),
1322       HasGlobalAliases(false) {
1323     initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1324   }
1325
1326   bool runOnModule(Module &M) override;
1327
1328 private:
1329   // The function comparison operator is provided here so that FunctionNodes do
1330   // not need to become larger with another pointer.
1331   class FunctionNodeCmp {
1332     GlobalNumberState* GlobalNumbers;
1333   public:
1334     FunctionNodeCmp(GlobalNumberState* GN) : GlobalNumbers(GN) {}
1335     bool operator()(const FunctionNode &LHS, const FunctionNode &RHS) const {
1336       // Order first by hashes, then full function comparison.
1337       if (LHS.getHash() != RHS.getHash())
1338         return LHS.getHash() < RHS.getHash();
1339       FunctionComparator FCmp(LHS.getFunc(), RHS.getFunc(), GlobalNumbers);
1340       return FCmp.compare() == -1;
1341     }
1342   };
1343   typedef std::set<FunctionNode, FunctionNodeCmp> FnTreeType;
1344
1345   GlobalNumberState GlobalNumbers;
1346
1347   /// A work queue of functions that may have been modified and should be
1348   /// analyzed again.
1349   std::vector<WeakVH> Deferred;
1350
1351   /// Checks the rules of order relation introduced among functions set.
1352   /// Returns true, if sanity check has been passed, and false if failed.
1353   bool doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist);
1354
1355   /// Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if it's
1356   /// equal to one that's already present.
1357   bool insert(Function *NewFunction);
1358
1359   /// Remove a Function from the FnTree and queue it up for a second sweep of
1360   /// analysis.
1361   void remove(Function *F);
1362
1363   /// Find the functions that use this Value and remove them from FnTree and
1364   /// queue the functions.
1365   void removeUsers(Value *V);
1366
1367   /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
1368   /// necessary to make types match.
1369   void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
1370
1371   /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
1372   /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
1373   /// again.
1374   void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
1375
1376   /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
1377   void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
1378
1379   /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1380   /// of G with bitcast(F). Deletes G.
1381   void writeThunk(Function *F, Function *G);
1382
1383   /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
1384   void writeAlias(Function *F, Function *G);
1385
1386   /// Replace function F with function G in the function tree.
1387   void replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN, Function *G);
1388
1389   /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
1390   /// to modify it. The map allows efficient lookup and deferring of Functions.
1391   FnTreeType FnTree;
1392   // Map functions to the iterators of the FunctionNode which contains them
1393   // in the FnTree. This must be updated carefully whenever the FnTree is
1394   // modified, i.e. in insert(), remove(), and replaceFunctionInTree(), to avoid
1395   // dangling iterators into FnTree. The invariant that preserves this is that
1396   // there is exactly one mapping F -> FN for each FunctionNode FN in FnTree.
1397   ValueMap<Function*, FnTreeType::iterator> FNodesInTree;
1398
1399   /// Whether or not the target supports global aliases.
1400   bool HasGlobalAliases;
1401 };
1402
1403 } // end anonymous namespace
1404
1405 char MergeFunctions::ID = 0;
1406 INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
1407
1408 ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
1409   return new MergeFunctions();
1410 }
1411
1412 bool MergeFunctions::doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist) {
1413   if (const unsigned Max = NumFunctionsForSanityCheck) {
1414     unsigned TripleNumber = 0;
1415     bool Valid = true;
1416
1417     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Started for first " << Max << " functions.\n";
1418
1419     unsigned i = 0;
1420     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(), E = Worklist.end();
1421          I != E && i < Max; ++I, ++i) {
1422       unsigned j = i;
1423       for (std::vector<WeakVH>::iterator J = I; J != E && j < Max; ++J, ++j) {
1424         Function *F1 = cast<Function>(*I);
1425         Function *F2 = cast<Function>(*J);
1426         int Res1 = FunctionComparator(F1, F2, &GlobalNumbers).compare();
1427         int Res2 = FunctionComparator(F2, F1, &GlobalNumbers).compare();
1428
1429         // If F1 <= F2, then F2 >= F1, otherwise report failure.
1430         if (Res1 != -Res2) {
1431           dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-symmetric; triple: " << TripleNumber
1432                  << "\n";
1433           F1->dump();
1434           F2->dump();
1435           Valid = false;
1436         }
1437
1438         if (Res1 == 0)
1439           continue;
1440
1441         unsigned k = j;
1442         for (std::vector<WeakVH>::iterator K = J; K != E && k < Max;
1443              ++k, ++K, ++TripleNumber) {
1444           if (K == J)
1445             continue;
1446
1447           Function *F3 = cast<Function>(*K);
1448           int Res3 = FunctionComparator(F1, F3, &GlobalNumbers).compare();
1449           int Res4 = FunctionComparator(F2, F3, &GlobalNumbers).compare();
1450
1451           bool Transitive = true;
1452
1453           if (Res1 != 0 && Res1 == Res4) {
1454             // F1 > F2, F2 > F3 => F1 > F3
1455             Transitive = Res3 == Res1;
1456           } else if (Res3 != 0 && Res3 == -Res4) {
1457             // F1 > F3, F3 > F2 => F1 > F2
1458             Transitive = Res3 == Res1;
1459           } else if (Res4 != 0 && -Res3 == Res4) {
1460             // F2 > F3, F3 > F1 => F2 > F1
1461             Transitive = Res4 == -Res1;
1462           }
1463
1464           if (!Transitive) {
1465             dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-transitive; triple: "
1466                    << TripleNumber << "\n";
1467             dbgs() << "Res1, Res3, Res4: " << Res1 << ", " << Res3 << ", "
1468                    << Res4 << "\n";
1469             F1->dump();
1470             F2->dump();
1471             F3->dump();
1472             Valid = false;
1473           }
1474         }
1475       }
1476     }
1477
1478     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: " << (Valid ? "Passed." : "Failed.") << "\n";
1479     return Valid;
1480   }
1481   return true;
1482 }
1483
1484 bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
1485   bool Changed = false;
1486
1487   // All functions in the module, ordered by hash. Functions with a unique
1488   // hash value are easily eliminated.
1489   std::vector<std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *>>
1490     HashedFuncs;
1491   for (Function &Func : M) {
1492     if (!Func.isDeclaration() && !Func.hasAvailableExternallyLinkage()) {
1493       HashedFuncs.push_back({FunctionComparator::functionHash(Func), &Func});
1494     } 
1495   }
1496
1497   std::stable_sort(
1498       HashedFuncs.begin(), HashedFuncs.end(),
1499       [](const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &a,
1500          const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &b) {
1501         return a.first < b.first;
1502       });
1503
1504   auto S = HashedFuncs.begin();
1505   for (auto I = HashedFuncs.begin(), IE = HashedFuncs.end(); I != IE; ++I) {
1506     // If the hash value matches the previous value or the next one, we must
1507     // consider merging it. Otherwise it is dropped and never considered again.
1508     if ((I != S && std::prev(I)->first == I->first) ||
1509         (std::next(I) != IE && std::next(I)->first == I->first) ) {
1510       Deferred.push_back(WeakVH(I->second));
1511     }
1512   }
1513   
1514   do {
1515     std::vector<WeakVH> Worklist;
1516     Deferred.swap(Worklist);
1517
1518     DEBUG(doSanityCheck(Worklist));
1519
1520     DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
1521     DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
1522
1523     // Insert only strong functions and merge them. Strong function merging
1524     // always deletes one of them.
1525     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1526            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1527       if (!*I) continue;
1528       Function *F = cast<Function>(*I);
1529       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1530           !F->mayBeOverridden()) {
1531         Changed |= insert(F);
1532       }
1533     }
1534
1535     // Insert only weak functions and merge them. By doing these second we
1536     // create thunks to the strong function when possible. When two weak
1537     // functions are identical, we create a new strong function with two weak
1538     // weak thunks to it which are identical but not mergable.
1539     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1540            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1541       if (!*I) continue;
1542       Function *F = cast<Function>(*I);
1543       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1544           F->mayBeOverridden()) {
1545         Changed |= insert(F);
1546       }
1547     }
1548     DEBUG(dbgs() << "size of FnTree: " << FnTree.size() << '\n');
1549   } while (!Deferred.empty());
1550
1551   FnTree.clear();
1552   GlobalNumbers.clear();
1553
1554   return Changed;
1555 }
1556
1557 // Replace direct callers of Old with New.
1558 void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
1559   Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
1560   for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
1561     Use *U = &*UI;
1562     ++UI;
1563     CallSite CS(U->getUser());
1564     if (CS && CS.isCallee(U)) {
1565       // Transfer the called function's attributes to the call site. Due to the
1566       // bitcast we will 'lose' ABI changing attributes because the 'called
1567       // function' is no longer a Function* but the bitcast. Code that looks up
1568       // the attributes from the called function will fail.
1569
1570       // FIXME: This is not actually true, at least not anymore. The callsite
1571       // will always have the same ABI affecting attributes as the callee,
1572       // because otherwise the original input has UB. Note that Old and New
1573       // always have matching ABI, so no attributes need to be changed.
1574       // Transferring other attributes may help other optimizations, but that
1575       // should be done uniformly and not in this ad-hoc way.
1576       auto &Context = New->getContext();
1577       auto NewFuncAttrs = New->getAttributes();
1578       auto CallSiteAttrs = CS.getAttributes();
1579
1580       CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(
1581           Context, AttributeSet::ReturnIndex, NewFuncAttrs.getRetAttributes());
1582
1583       for (unsigned argIdx = 0; argIdx < CS.arg_size(); argIdx++) {
1584         AttributeSet Attrs = NewFuncAttrs.getParamAttributes(argIdx);
1585         if (Attrs.getNumSlots())
1586           CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(Context, argIdx, Attrs);
1587       }
1588
1589       CS.setAttributes(CallSiteAttrs);
1590
1591       remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
1592       U->set(BitcastNew);
1593     }
1594   }
1595 }
1596
1597 // Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
1598 void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
1599   if (HasGlobalAliases && G->hasUnnamedAddr()) {
1600     if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
1601         G->hasWeakLinkage()) {
1602       writeAlias(F, G);
1603       return;
1604     }
1605   }
1606
1607   writeThunk(F, G);
1608 }
1609
1610 // Helper for writeThunk,
1611 // Selects proper bitcast operation,
1612 // but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
1613 static Value *createCast(IRBuilder<false> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
1614   Type *SrcTy = V->getType();
1615   if (SrcTy->isStructTy()) {
1616     assert(DestTy->isStructTy());
1617     assert(SrcTy->getStructNumElements() == DestTy->getStructNumElements());
1618     Value *Result = UndefValue::get(DestTy);
1619     for (unsigned int I = 0, E = SrcTy->getStructNumElements(); I < E; ++I) {
1620       Value *Element = createCast(
1621           Builder, Builder.CreateExtractValue(V, makeArrayRef(I)),
1622           DestTy->getStructElementType(I));
1623
1624       Result =
1625           Builder.CreateInsertValue(Result, Element, makeArrayRef(I));
1626     }
1627     return Result;
1628   }
1629   assert(!DestTy->isStructTy());
1630   if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
1631     return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
1632   else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
1633     return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
1634   else
1635     return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
1636 }
1637
1638 // Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1639 // of G with bitcast(F). Deletes G.
1640 void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
1641   if (!G->mayBeOverridden()) {
1642     // Redirect direct callers of G to F.
1643     replaceDirectCallers(G, F);
1644   }
1645
1646   // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
1647   // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
1648   if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
1649     G->eraseFromParent();
1650     return;
1651   }
1652
1653   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
1654                                     G->getParent());
1655   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
1656   IRBuilder<false> Builder(BB);
1657
1658   SmallVector<Value *, 16> Args;
1659   unsigned i = 0;
1660   FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
1661   for (Argument & AI : NewG->args()) {
1662     Args.push_back(createCast(Builder, &AI, FFTy->getParamType(i)));
1663     ++i;
1664   }
1665
1666   CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
1667   CI->setTailCall();
1668   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1669   CI->setAttributes(F->getAttributes());
1670   if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
1671     Builder.CreateRetVoid();
1672   } else {
1673     Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
1674   }
1675
1676   NewG->copyAttributesFrom(G);
1677   NewG->takeName(G);
1678   removeUsers(G);
1679   G->replaceAllUsesWith(NewG);
1680   G->eraseFromParent();
1681
1682   DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
1683   ++NumThunksWritten;
1684 }
1685
1686 // Replace G with an alias to F and delete G.
1687 void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
1688   auto *GA = GlobalAlias::create(G->getLinkage(), "", F);
1689   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
1690   GA->takeName(G);
1691   GA->setVisibility(G->getVisibility());
1692   removeUsers(G);
1693   G->replaceAllUsesWith(GA);
1694   G->eraseFromParent();
1695
1696   DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
1697   ++NumAliasesWritten;
1698 }
1699
1700 // Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
1701 void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
1702   if (F->mayBeOverridden()) {
1703     assert(G->mayBeOverridden());
1704
1705     // Make them both thunks to the same internal function.
1706     Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
1707                                    F->getParent());
1708     H->copyAttributesFrom(F);
1709     H->takeName(F);
1710     removeUsers(F);
1711     F->replaceAllUsesWith(H);
1712
1713     unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
1714
1715     if (HasGlobalAliases) {
1716       writeAlias(F, G);
1717       writeAlias(F, H);
1718     } else {
1719       writeThunk(F, G);
1720       writeThunk(F, H);
1721     }
1722
1723     F->setAlignment(MaxAlignment);
1724     F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
1725     ++NumDoubleWeak;
1726   } else {
1727     writeThunkOrAlias(F, G);
1728   }
1729
1730   ++NumFunctionsMerged;
1731 }
1732
1733 /// Replace function F by function G.
1734 void MergeFunctions::replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN,
1735                                            Function *G) {
1736   Function *F = FN.getFunc();
1737   assert(FunctionComparator(F, G, &GlobalNumbers).compare() == 0 &&
1738          "The two functions must be equal");
1739   
1740   auto I = FNodesInTree.find(F);
1741   assert(I != FNodesInTree.end() && "F should be in FNodesInTree");
1742   assert(FNodesInTree.count(G) == 0 && "FNodesInTree should not contain G");
1743   
1744   FnTreeType::iterator IterToFNInFnTree = I->second;
1745   assert(&(*IterToFNInFnTree) == &FN && "F should map to FN in FNodesInTree.");
1746   // Remove F -> FN and insert G -> FN
1747   FNodesInTree.erase(I);
1748   FNodesInTree.insert({G, IterToFNInFnTree});
1749   // Replace F with G in FN, which is stored inside the FnTree.
1750   FN.replaceBy(G);
1751 }
1752
1753 // Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if equal to one
1754 // that was already inserted.
1755 bool MergeFunctions::insert(Function *NewFunction) {
1756   std::pair<FnTreeType::iterator, bool> Result =
1757       FnTree.insert(FunctionNode(NewFunction));
1758
1759   if (Result.second) {
1760     assert(FNodesInTree.count(NewFunction) == 0);
1761     FNodesInTree.insert({NewFunction, Result.first});
1762     DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewFunction->getName() << '\n');
1763     return false;
1764   }
1765
1766   const FunctionNode &OldF = *Result.first;
1767
1768   // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
1769   // larger.
1770   // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
1771   // alias.
1772   if (NewFunction->size() == 1) {
1773     if (NewFunction->front().size() <= 2) {
1774       DEBUG(dbgs() << NewFunction->getName()
1775                    << " is to small to bother merging\n");
1776       return false;
1777     }
1778   }
1779
1780   // Impose a total order (by name) on the replacement of functions. This is
1781   // important when operating on more than one module independently to prevent
1782   // cycles of thunks calling each other when the modules are linked together.
1783   //
1784   // When one function is weak and the other is strong there is an order imposed
1785   // already. We process strong functions before weak functions.
1786   if ((OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && NewFunction->mayBeOverridden()) ||
1787       (!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && !NewFunction->mayBeOverridden()))
1788     if (OldF.getFunc()->getName() > NewFunction->getName()) {
1789       // Swap the two functions.
1790       Function *F = OldF.getFunc();
1791       replaceFunctionInTree(*Result.first, NewFunction);
1792       NewFunction = F;
1793       assert(OldF.getFunc() != F && "Must have swapped the functions.");
1794     }
1795
1796   // Never thunk a strong function to a weak function.
1797   assert(!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() || NewFunction->mayBeOverridden());
1798
1799   DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName()
1800                << " == " << NewFunction->getName() << '\n');
1801
1802   Function *DeleteF = NewFunction;
1803   mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
1804   return true;
1805 }
1806
1807 // Remove a function from FnTree. If it was already in FnTree, add
1808 // it to Deferred so that we'll look at it in the next round.
1809 void MergeFunctions::remove(Function *F) {
1810   auto I = FNodesInTree.find(F);
1811   if (I != FNodesInTree.end()) {
1812     DEBUG(dbgs() << "Deferred " << F->getName()<< ".\n");
1813     FnTree.erase(I->second);
1814     // I->second has been invalidated, remove it from the FNodesInTree map to
1815     // preserve the invariant.
1816     FNodesInTree.erase(I);
1817     Deferred.emplace_back(F);
1818   }
1819 }
1820
1821 // For each instruction used by the value, remove() the function that contains
1822 // the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
1823 void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
1824   std::vector<Value *> Worklist;
1825   Worklist.push_back(V);
1826   SmallSet<Value*, 8> Visited;
1827   Visited.insert(V);
1828   while (!Worklist.empty()) {
1829     Value *V = Worklist.back();
1830     Worklist.pop_back();
1831
1832     for (User *U : V->users()) {
1833       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
1834         remove(I->getParent()->getParent());
1835       } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
1836         // do nothing
1837       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
1838         for (User *UU : C->users()) {
1839           if (!Visited.insert(UU).second)
1840             Worklist.push_back(UU);
1841         }
1842       }
1843     }
1844   }
1845 }