MergeFunctions Pass, introduced total ordering among function attributes.
[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 // A hash is computed from the function, based on its type and number of
13 // basic blocks.
14 //
15 // Once all hashes are computed, we perform an expensive equality comparison
16 // on each function pair. This takes n^2/2 comparisons per bucket, so it's
17 // important that the hash function be high quality. The equality comparison
18 // iterates through each instruction in each basic block.
19 //
20 // When a match is found the functions are folded. If both functions are
21 // overridable, we move the functionality into a new internal function and
22 // leave two overridable thunks to it.
23 //
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25 //
26 // Future work:
27 //
28 // * virtual functions.
29 //
30 // Many functions have their address taken by the virtual function table for
31 // the object they belong to. However, as long as it's only used for a lookup
32 // and call, this is irrelevant, and we'd like to fold such functions.
33 //
34 // * switch from n^2 pair-wise comparisons to an n-way comparison for each
35 // bucket.
36 //
37 // * be smarter about bitcasts.
38 //
39 // In order to fold functions, we will sometimes add either bitcast instructions
40 // or bitcast constant expressions. Unfortunately, this can confound further
41 // analysis since the two functions differ where one has a bitcast and the
42 // other doesn't. We should learn to look through bitcasts.
43 //
44 //===----------------------------------------------------------------------===//
45
46 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
47 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
48 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
49 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
50 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
52 #include "llvm/IR/CallSite.h"
53 #include "llvm/IR/Constants.h"
54 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
55 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
56 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
57 #include "llvm/IR/Instructions.h"
58 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
59 #include "llvm/IR/Module.h"
60 #include "llvm/IR/Operator.h"
61 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
62 #include "llvm/Pass.h"
63 #include "llvm/Support/Debug.h"
64 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
65 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
66 #include <vector>
67 using namespace llvm;
68
69 #define DEBUG_TYPE "mergefunc"
70
71 STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
72 STATISTIC(NumThunksWritten, "Number of thunks generated");
73 STATISTIC(NumAliasesWritten, "Number of aliases generated");
74 STATISTIC(NumDoubleWeak, "Number of new functions created");
75
76 /// Returns the type id for a type to be hashed. We turn pointer types into
77 /// integers here because the actual compare logic below considers pointers and
78 /// integers of the same size as equal.
79 static Type::TypeID getTypeIDForHash(Type *Ty) {
80   if (Ty->isPointerTy())
81     return Type::IntegerTyID;
82   return Ty->getTypeID();
83 }
84
85 /// Creates a hash-code for the function which is the same for any two
86 /// functions that will compare equal, without looking at the instructions
87 /// inside the function.
88 static unsigned profileFunction(const Function *F) {
89   FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
90
91   FoldingSetNodeID ID;
92   ID.AddInteger(F->size());
93   ID.AddInteger(F->getCallingConv());
94   ID.AddBoolean(F->hasGC());
95   ID.AddBoolean(FTy->isVarArg());
96   ID.AddInteger(getTypeIDForHash(FTy->getReturnType()));
97   for (unsigned i = 0, e = FTy->getNumParams(); i != e; ++i)
98     ID.AddInteger(getTypeIDForHash(FTy->getParamType(i)));
99   return ID.ComputeHash();
100 }
101
102 namespace {
103
104 /// ComparableFunction - A struct that pairs together functions with a
105 /// DataLayout so that we can keep them together as elements in the DenseSet.
106 class ComparableFunction {
107 public:
108   static const ComparableFunction EmptyKey;
109   static const ComparableFunction TombstoneKey;
110   static DataLayout * const LookupOnly;
111
112   ComparableFunction(Function *Func, const DataLayout *DL)
113     : Func(Func), Hash(profileFunction(Func)), DL(DL) {}
114
115   Function *getFunc() const { return Func; }
116   unsigned getHash() const { return Hash; }
117   const DataLayout *getDataLayout() const { return DL; }
118
119   // Drops AssertingVH reference to the function. Outside of debug mode, this
120   // does nothing.
121   void release() {
122     assert(Func &&
123            "Attempted to release function twice, or release empty/tombstone!");
124     Func = nullptr;
125   }
126
127 private:
128   explicit ComparableFunction(unsigned Hash)
129     : Func(nullptr), Hash(Hash), DL(nullptr) {}
130
131   AssertingVH<Function> Func;
132   unsigned Hash;
133   const DataLayout *DL;
134 };
135
136 const ComparableFunction ComparableFunction::EmptyKey = ComparableFunction(0);
137 const ComparableFunction ComparableFunction::TombstoneKey =
138     ComparableFunction(1);
139 DataLayout *const ComparableFunction::LookupOnly = (DataLayout*)(-1);
140
141 }
142
143 namespace llvm {
144   template <>
145   struct DenseMapInfo<ComparableFunction> {
146     static ComparableFunction getEmptyKey() {
147       return ComparableFunction::EmptyKey;
148     }
149     static ComparableFunction getTombstoneKey() {
150       return ComparableFunction::TombstoneKey;
151     }
152     static unsigned getHashValue(const ComparableFunction &CF) {
153       return CF.getHash();
154     }
155     static bool isEqual(const ComparableFunction &LHS,
156                         const ComparableFunction &RHS);
157   };
158 }
159
160 namespace {
161
162 /// FunctionComparator - Compares two functions to determine whether or not
163 /// they will generate machine code with the same behaviour. DataLayout is
164 /// used if available. The comparator always fails conservatively (erring on the
165 /// side of claiming that two functions are different).
166 class FunctionComparator {
167 public:
168   FunctionComparator(const DataLayout *DL, const Function *F1,
169                      const Function *F2)
170     : F1(F1), F2(F2), DL(DL) {}
171
172   /// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
173   bool compare();
174
175 private:
176   /// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
177   bool compare(const BasicBlock *BB1, const BasicBlock *BB2);
178
179   /// Constants comparison.
180   /// Its analog to lexicographical comparison between hypothetical numbers
181   /// of next format:
182   /// <bitcastability-trait><raw-bit-contents>
183   ///
184   /// 1. Bitcastability.
185   /// Check whether L's type could be losslessly bitcasted to R's type.
186   /// On this stage method, in case when lossless bitcast is not possible
187   /// method returns -1 or 1, thus also defining which type is greater in
188   /// context of bitcastability.
189   /// Stage 0: If types are equal in terms of cmpTypes, then we can go straight
190   ///          to the contents comparison.
191   ///          If types differ, remember types comparison result and check
192   ///          whether we still can bitcast types.
193   /// Stage 1: Types that satisfies isFirstClassType conditions are always
194   ///          greater then others.
195   /// Stage 2: Vector is greater then non-vector.
196   ///          If both types are vectors, then vector with greater bitwidth is
197   ///          greater.
198   ///          If both types are vectors with the same bitwidth, then types
199   ///          are bitcastable, and we can skip other stages, and go to contents
200   ///          comparison.
201   /// Stage 3: Pointer types are greater than non-pointers. If both types are
202   ///          pointers of the same address space - go to contents comparison.
203   ///          Different address spaces: pointer with greater address space is
204   ///          greater.
205   /// Stage 4: Types are neither vectors, nor pointers. And they differ.
206   ///          We don't know how to bitcast them. So, we better don't do it,
207   ///          and return types comparison result (so it determines the
208   ///          relationship among constants we don't know how to bitcast).
209   ///
210   /// Just for clearance, let's see how the set of constants could look
211   /// on single dimension axis:
212   ///
213   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
214   /// Where: NFCT - Not a FirstClassType
215   ///        FCT - FirstClassTyp:
216   ///
217   /// 2. Compare raw contents.
218   /// It ignores types on this stage and only compares bits from L and R.
219   /// Returns 0, if L and R has equivalent contents.
220   /// -1 or 1 if values are different.
221   /// Pretty trivial:
222   /// 2.1. If contents are numbers, compare numbers.
223   ///    Ints with greater bitwidth are greater. Ints with same bitwidths
224   ///    compared by their contents.
225   /// 2.2. "And so on". Just to avoid discrepancies with comments
226   /// perhaps it would be better to read the implementation itself.
227   /// 3. And again about overall picture. Let's look back at how the ordered set
228   /// of constants will look like:
229   /// [NFCT], [FCT, "others"], [FCT, pointers], [FCT, vectors]
230   ///
231   /// Now look, what could be inside [FCT, "others"], for example:
232   /// [FCT, "others"] =
233   /// [
234   ///   [double 0.1], [double 1.23],
235   ///   [i32 1], [i32 2],
236   ///   { double 1.0 },       ; StructTyID, NumElements = 1
237   ///   { i32 1 },            ; StructTyID, NumElements = 1
238   ///   { double 1, i32 1 },  ; StructTyID, NumElements = 2
239   ///   { i32 1, double 1 }   ; StructTyID, NumElements = 2
240   /// ]
241   ///
242   /// Let's explain the order. Float numbers will be less than integers, just
243   /// because of cmpType terms: FloatTyID < IntegerTyID.
244   /// Floats (with same fltSemantics) are sorted according to their value.
245   /// Then you can see integers, and they are, like a floats,
246   /// could be easy sorted among each others.
247   /// The structures. Structures are grouped at the tail, again because of their
248   /// TypeID: StructTyID > IntegerTyID > FloatTyID.
249   /// Structures with greater number of elements are greater. Structures with
250   /// greater elements going first are greater.
251   /// The same logic with vectors, arrays and other possible complex types.
252   ///
253   /// Bitcastable constants.
254   /// Let's assume, that some constant, belongs to some group of
255   /// "so-called-equal" values with different types, and at the same time
256   /// belongs to another group of constants with equal types
257   /// and "really" equal values.
258   ///
259   /// Now, prove that this is impossible:
260   ///
261   /// If constant A with type TyA is bitcastable to B with type TyB, then:
262   /// 1. All constants with equal types to TyA, are bitcastable to B. Since
263   ///    those should be vectors (if TyA is vector), pointers
264   ///    (if TyA is pointer), or else (if TyA equal to TyB), those types should
265   ///    be equal to TyB.
266   /// 2. All constants with non-equal, but bitcastable types to TyA, are
267   ///    bitcastable to B.
268   ///    Once again, just because we allow it to vectors and pointers only.
269   ///    This statement could be expanded as below:
270   /// 2.1. All vectors with equal bitwidth to vector A, has equal bitwidth to
271   ///      vector B, and thus bitcastable to B as well.
272   /// 2.2. All pointers of the same address space, no matter what they point to,
273   ///      bitcastable. So if C is pointer, it could be bitcasted to A and to B.
274   /// So any constant equal or bitcastable to A is equal or bitcastable to B.
275   /// QED.
276   ///
277   /// In another words, for pointers and vectors, we ignore top-level type and
278   /// look at their particular properties (bit-width for vectors, and
279   /// address space for pointers).
280   /// If these properties are equal - compare their contents.
281   int cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R);
282
283   /// Assign or look up previously assigned numbers for the two values, and
284   /// return whether the numbers are equal. Numbers are assigned in the order
285   /// visited.
286   /// Comparison order:
287   /// Stage 0: Value that is function itself is always greater then others.
288   ///          If left and right values are references to their functions, then
289   ///          they are equal.
290   /// Stage 1: Constants are greater than non-constants.
291   ///          If both left and right are constants, then the result of
292   ///          cmpConstants is used as cmpValues result.
293   /// Stage 2: InlineAsm instances are greater than others. If both left and
294   ///          right are InlineAsm instances, InlineAsm* pointers casted to
295   ///          integers and compared as numbers.
296   /// Stage 3: For all other cases we compare order we meet these values in
297   ///          their functions. If right value was met first during scanning,
298   ///          then left value is greater.
299   ///          In another words, we compare serial numbers, for more details
300   ///          see comments for sn_mapL and sn_mapR.
301   int cmpValues(const Value *L, const Value *R);
302
303   bool enumerate(const Value *V1, const Value *V2) {
304     return cmpValues(V1, V2) == 0;
305   }
306
307   /// Compare two Instructions for equivalence, similar to
308   /// Instruction::isSameOperationAs but with modifications to the type
309   /// comparison.
310   bool isEquivalentOperation(const Instruction *I1,
311                              const Instruction *I2) const;
312
313   /// Compare two GEPs for equivalent pointer arithmetic.
314   bool isEquivalentGEP(const GEPOperator *GEP1, const GEPOperator *GEP2);
315   bool isEquivalentGEP(const GetElementPtrInst *GEP1,
316                        const GetElementPtrInst *GEP2) {
317     return isEquivalentGEP(cast<GEPOperator>(GEP1), cast<GEPOperator>(GEP2));
318   }
319
320   /// cmpType - compares two types,
321   /// defines total ordering among the types set.
322   ///
323   /// Return values:
324   /// 0 if types are equal,
325   /// -1 if Left is less than Right,
326   /// +1 if Left is greater than Right.
327   ///
328   /// Description:
329   /// Comparison is broken onto stages. Like in lexicographical comparison
330   /// stage coming first has higher priority.
331   /// On each explanation stage keep in mind total ordering properties.
332   ///
333   /// 0. Before comparison we coerce pointer types of 0 address space to
334   /// integer.
335   /// We also don't bother with same type at left and right, so
336   /// just return 0 in this case.
337   ///
338   /// 1. If types are of different kind (different type IDs).
339   ///    Return result of type IDs comparison, treating them as numbers.
340   /// 2. If types are vectors or integers, compare Type* values as numbers.
341   /// 3. Types has same ID, so check whether they belongs to the next group:
342   /// * Void
343   /// * Float
344   /// * Double
345   /// * X86_FP80
346   /// * FP128
347   /// * PPC_FP128
348   /// * Label
349   /// * Metadata
350   /// If so - return 0, yes - we can treat these types as equal only because
351   /// their IDs are same.
352   /// 4. If Left and Right are pointers, return result of address space
353   /// comparison (numbers comparison). We can treat pointer types of same
354   /// address space as equal.
355   /// 5. If types are complex.
356   /// Then both Left and Right are to be expanded and their element types will
357   /// be checked with the same way. If we get Res != 0 on some stage, return it.
358   /// Otherwise return 0.
359   /// 6. For all other cases put llvm_unreachable.
360   int cmpType(Type *TyL, Type *TyR) const;
361
362   bool isEquivalentType(Type *Ty1, Type *Ty2) const {
363     return cmpType(Ty1, Ty2) == 0;
364   }
365
366   int cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const;
367
368   int cmpAPInt(const APInt &L, const APInt &R) const;
369   int cmpAPFloat(const APFloat &L, const APFloat &R) const;
370   int cmpStrings(StringRef L, StringRef R) const;
371   int cmpAttrs(const AttributeSet L, const AttributeSet R) const;
372
373   // The two functions undergoing comparison.
374   const Function *F1, *F2;
375
376   const DataLayout *DL;
377
378   /// Assign serial numbers to values from left function, and values from
379   /// right function.
380   /// Explanation:
381   /// Being comparing functions we need to compare values we meet at left and
382   /// right sides.
383   /// Its easy to sort things out for external values. It just should be
384   /// the same value at left and right.
385   /// But for local values (those were introduced inside function body)
386   /// we have to ensure they were introduced at exactly the same place,
387   /// and plays the same role.
388   /// Let's assign serial number to each value when we meet it first time.
389   /// Values that were met at same place will be with same serial numbers.
390   /// In this case it would be good to explain few points about values assigned
391   /// to BBs and other ways of implementation (see below).
392   ///
393   /// 1. Safety of BB reordering.
394   /// It's safe to change the order of BasicBlocks in function.
395   /// Relationship with other functions and serial numbering will not be
396   /// changed in this case.
397   /// As follows from FunctionComparator::compare(), we do CFG walk: we start
398   /// from the entry, and then take each terminator. So it doesn't matter how in
399   /// fact BBs are ordered in function. And since cmpValues are called during
400   /// this walk, the numbering depends only on how BBs located inside the CFG.
401   /// So the answer is - yes. We will get the same numbering.
402   ///
403   /// 2. Impossibility to use dominance properties of values.
404   /// If we compare two instruction operands: first is usage of local
405   /// variable AL from function FL, and second is usage of local variable AR
406   /// from FR, we could compare their origins and check whether they are
407   /// defined at the same place.
408   /// But, we are still not able to compare operands of PHI nodes, since those
409   /// could be operands from further BBs we didn't scan yet.
410   /// So it's impossible to use dominance properties in general.
411   DenseMap<const Value*, int> sn_mapL, sn_mapR;
412 };
413
414 }
415
416 int FunctionComparator::cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const {
417   if (L < R) return -1;
418   if (L > R) return 1;
419   return 0;
420 }
421
422 int FunctionComparator::cmpAPInt(const APInt &L, const APInt &R) const {
423   if (int Res = cmpNumbers(L.getBitWidth(), R.getBitWidth()))
424     return Res;
425   if (L.ugt(R)) return 1;
426   if (R.ugt(L)) return -1;
427   return 0;
428 }
429
430 int FunctionComparator::cmpAPFloat(const APFloat &L, const APFloat &R) const {
431   if (int Res = cmpNumbers((uint64_t)&L.getSemantics(),
432                            (uint64_t)&R.getSemantics()))
433     return Res;
434   return cmpAPInt(L.bitcastToAPInt(), R.bitcastToAPInt());
435 }
436
437 int FunctionComparator::cmpStrings(StringRef L, StringRef R) const {
438   // Prevent heavy comparison, compare sizes first.
439   if (int Res = cmpNumbers(L.size(), R.size()))
440     return Res;
441
442   // Compare strings lexicographically only when it is necessary: only when
443   // strings are equal in size.
444   return L.compare(R);
445 }
446
447 int FunctionComparator::cmpAttrs(const AttributeSet L,
448                                  const AttributeSet R) const {
449   if (int Res = cmpNumbers(L.getNumSlots(), R.getNumSlots()))
450     return Res;
451
452   for (unsigned i = 0, e = L.getNumSlots(); i != e; ++i) {
453     AttributeSet::iterator LI = L.begin(i), LE = L.end(i), RI = R.begin(i),
454                            RE = R.end(i);
455     for (; LI != LE && RI != RE; ++LI, ++RI) {
456       Attribute LA = *LI;
457       Attribute RA = *RI;
458       if (LA < RA)
459         return -1;
460       if (RA < LA)
461         return 1;
462     }
463     if (LI != LE)
464       return 1;
465     if (RI != RE)
466       return -1;
467   }
468   return 0;
469 }
470
471 /// Constants comparison:
472 /// 1. Check whether type of L constant could be losslessly bitcasted to R
473 /// type.
474 /// 2. Compare constant contents.
475 /// For more details see declaration comments.
476 int FunctionComparator::cmpConstants(const Constant *L, const Constant *R) {
477
478   Type *TyL = L->getType();
479   Type *TyR = R->getType();
480
481   // Check whether types are bitcastable. This part is just re-factored
482   // Type::canLosslesslyBitCastTo method, but instead of returning true/false,
483   // we also pack into result which type is "less" for us.
484   int TypesRes = cmpType(TyL, TyR);
485   if (TypesRes != 0) {
486     // Types are different, but check whether we can bitcast them.
487     if (!TyL->isFirstClassType()) {
488       if (TyR->isFirstClassType())
489         return -1;
490       // Neither TyL nor TyR are values of first class type. Return the result
491       // of comparing the types
492       return TypesRes;
493     }
494     if (!TyR->isFirstClassType()) {
495       if (TyL->isFirstClassType())
496         return 1;
497       return TypesRes;
498     }
499
500     // Vector -> Vector conversions are always lossless if the two vector types
501     // have the same size, otherwise not.
502     unsigned TyLWidth = 0;
503     unsigned TyRWidth = 0;
504
505     if (const VectorType *VecTyL = dyn_cast<VectorType>(TyL))
506       TyLWidth = VecTyL->getBitWidth();
507     if (const VectorType *VecTyR = dyn_cast<VectorType>(TyR))
508       TyRWidth = VecTyR->getBitWidth();
509
510     if (TyLWidth != TyRWidth)
511       return cmpNumbers(TyLWidth, TyRWidth);
512
513     // Zero bit-width means neither TyL nor TyR are vectors.
514     if (!TyLWidth) {
515       PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
516       PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
517       if (PTyL && PTyR) {
518         unsigned AddrSpaceL = PTyL->getAddressSpace();
519         unsigned AddrSpaceR = PTyR->getAddressSpace();
520         if (int Res = cmpNumbers(AddrSpaceL, AddrSpaceR))
521           return Res;
522       }
523       if (PTyL)
524         return 1;
525       if (PTyR)
526         return -1;
527
528       // TyL and TyR aren't vectors, nor pointers. We don't know how to
529       // bitcast them.
530       return TypesRes;
531     }
532   }
533
534   // OK, types are bitcastable, now check constant contents.
535
536   if (L->isNullValue() && R->isNullValue())
537     return TypesRes;
538   if (L->isNullValue() && !R->isNullValue())
539     return 1;
540   if (!L->isNullValue() && R->isNullValue())
541     return -1;
542
543   if (int Res = cmpNumbers(L->getValueID(), R->getValueID()))
544     return Res;
545
546   switch (L->getValueID()) {
547   case Value::UndefValueVal: return TypesRes;
548   case Value::ConstantIntVal: {
549     const APInt &LInt = cast<ConstantInt>(L)->getValue();
550     const APInt &RInt = cast<ConstantInt>(R)->getValue();
551     return cmpAPInt(LInt, RInt);
552   }
553   case Value::ConstantFPVal: {
554     const APFloat &LAPF = cast<ConstantFP>(L)->getValueAPF();
555     const APFloat &RAPF = cast<ConstantFP>(R)->getValueAPF();
556     return cmpAPFloat(LAPF, RAPF);
557   }
558   case Value::ConstantArrayVal: {
559     const ConstantArray *LA = cast<ConstantArray>(L);
560     const ConstantArray *RA = cast<ConstantArray>(R);
561     uint64_t NumElementsL = cast<ArrayType>(TyL)->getNumElements();
562     uint64_t NumElementsR = cast<ArrayType>(TyR)->getNumElements();
563     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
564       return Res;
565     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
566       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LA->getOperand(i)),
567                                  cast<Constant>(RA->getOperand(i))))
568         return Res;
569     }
570     return 0;
571   }
572   case Value::ConstantStructVal: {
573     const ConstantStruct *LS = cast<ConstantStruct>(L);
574     const ConstantStruct *RS = cast<ConstantStruct>(R);
575     unsigned NumElementsL = cast<StructType>(TyL)->getNumElements();
576     unsigned NumElementsR = cast<StructType>(TyR)->getNumElements();
577     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
578       return Res;
579     for (unsigned i = 0; i != NumElementsL; ++i) {
580       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LS->getOperand(i)),
581                                  cast<Constant>(RS->getOperand(i))))
582         return Res;
583     }
584     return 0;
585   }
586   case Value::ConstantVectorVal: {
587     const ConstantVector *LV = cast<ConstantVector>(L);
588     const ConstantVector *RV = cast<ConstantVector>(R);
589     unsigned NumElementsL = cast<VectorType>(TyL)->getNumElements();
590     unsigned NumElementsR = cast<VectorType>(TyR)->getNumElements();
591     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
592       return Res;
593     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
594       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LV->getOperand(i)),
595                                  cast<Constant>(RV->getOperand(i))))
596         return Res;
597     }
598     return 0;
599   }
600   case Value::ConstantExprVal: {
601     const ConstantExpr *LE = cast<ConstantExpr>(L);
602     const ConstantExpr *RE = cast<ConstantExpr>(R);
603     unsigned NumOperandsL = LE->getNumOperands();
604     unsigned NumOperandsR = RE->getNumOperands();
605     if (int Res = cmpNumbers(NumOperandsL, NumOperandsR))
606       return Res;
607     for (unsigned i = 0; i < NumOperandsL; ++i) {
608       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LE->getOperand(i)),
609                                  cast<Constant>(RE->getOperand(i))))
610         return Res;
611     }
612     return 0;
613   }
614   case Value::FunctionVal:
615   case Value::GlobalVariableVal:
616   case Value::GlobalAliasVal:
617   default: // Unknown constant, cast L and R pointers to numbers and compare.
618     return cmpNumbers((uint64_t)L, (uint64_t)R);
619   }
620 }
621
622 /// cmpType - compares two types,
623 /// defines total ordering among the types set.
624 /// See method declaration comments for more details.
625 int FunctionComparator::cmpType(Type *TyL, Type *TyR) const {
626
627   PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
628   PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
629
630   if (DL) {
631     if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0) TyL = DL->getIntPtrType(TyL);
632     if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0) TyR = DL->getIntPtrType(TyR);
633   }
634
635   if (TyL == TyR)
636     return 0;
637
638   if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
639     return Res;
640
641   switch (TyL->getTypeID()) {
642   default:
643     llvm_unreachable("Unknown type!");
644     // Fall through in Release mode.
645   case Type::IntegerTyID:
646   case Type::VectorTyID:
647     // TyL == TyR would have returned true earlier.
648     return cmpNumbers((uint64_t)TyL, (uint64_t)TyR);
649
650   case Type::VoidTyID:
651   case Type::FloatTyID:
652   case Type::DoubleTyID:
653   case Type::X86_FP80TyID:
654   case Type::FP128TyID:
655   case Type::PPC_FP128TyID:
656   case Type::LabelTyID:
657   case Type::MetadataTyID:
658     return 0;
659
660   case Type::PointerTyID: {
661     assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
662     return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
663   }
664
665   case Type::StructTyID: {
666     StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
667     StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
668     if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
669       return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
670
671     if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
672       return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
673
674     for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
675       if (int Res = cmpType(STyL->getElementType(i),
676                             STyR->getElementType(i)))
677         return Res;
678     }
679     return 0;
680   }
681
682   case Type::FunctionTyID: {
683     FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
684     FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
685     if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
686       return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
687
688     if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
689       return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
690
691     if (int Res = cmpType(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
692       return Res;
693
694     for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
695       if (int Res = cmpType(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
696         return Res;
697     }
698     return 0;
699   }
700
701   case Type::ArrayTyID: {
702     ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
703     ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
704     if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
705       return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
706     return cmpType(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
707   }
708   }
709 }
710
711 // Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
712 // and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
713 // Instruction::isSameOperationAs.
714 bool FunctionComparator::isEquivalentOperation(const Instruction *I1,
715                                                const Instruction *I2) const {
716   // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
717   //  * replace type comparison with calls to isEquivalentType.
718   //  * we test for I->hasSameSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top
719   //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on
720   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() ||
721       I1->getNumOperands() != I2->getNumOperands() ||
722       !isEquivalentType(I1->getType(), I2->getType()) ||
723       !I1->hasSameSubclassOptionalData(I2))
724     return false;
725
726   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
727   // if all operands are the same type
728   for (unsigned i = 0, e = I1->getNumOperands(); i != e; ++i)
729     if (!isEquivalentType(I1->getOperand(i)->getType(),
730                           I2->getOperand(i)->getType()))
731       return false;
732
733   // Check special state that is a part of some instructions.
734   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I1))
735     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I2)->isVolatile() &&
736            LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment() &&
737            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I2)->getOrdering() &&
738            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I2)->getSynchScope();
739   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I1))
740     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I2)->isVolatile() &&
741            SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment() &&
742            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I2)->getOrdering() &&
743            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I2)->getSynchScope();
744   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I1))
745     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I2)->getPredicate();
746   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I1))
747     return CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
748            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I2)->getAttributes();
749   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(I1))
750     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I2)->getCallingConv() &&
751            CI->getAttributes() == cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes();
752   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1))
753     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I2)->getIndices();
754   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1))
755     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I2)->getIndices();
756   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I1))
757     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I2)->getOrdering() &&
758            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I2)->getSynchScope();
759   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I1))
760     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isVolatile() &&
761            CXI->getSuccessOrdering() ==
762                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSuccessOrdering() &&
763            CXI->getFailureOrdering() ==
764                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getFailureOrdering() &&
765            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSynchScope();
766   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I1))
767     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOperation() &&
768            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->isVolatile() &&
769            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOrdering() &&
770            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getSynchScope();
771
772   return true;
773 }
774
775 // Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
776 bool FunctionComparator::isEquivalentGEP(const GEPOperator *GEP1,
777                                          const GEPOperator *GEP2) {
778   unsigned AS = GEP1->getPointerAddressSpace();
779   if (AS != GEP2->getPointerAddressSpace())
780     return false;
781
782   if (DL) {
783     // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
784     // added to the address.
785     unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerSizeInBits(AS) : 1;
786     APInt Offset1(BitWidth, 0), Offset2(BitWidth, 0);
787     if (GEP1->accumulateConstantOffset(*DL, Offset1) &&
788         GEP2->accumulateConstantOffset(*DL, Offset2)) {
789       return Offset1 == Offset2;
790     }
791   }
792
793   if (GEP1->getPointerOperand()->getType() !=
794       GEP2->getPointerOperand()->getType())
795     return false;
796
797   if (GEP1->getNumOperands() != GEP2->getNumOperands())
798     return false;
799
800   for (unsigned i = 0, e = GEP1->getNumOperands(); i != e; ++i) {
801     if (!enumerate(GEP1->getOperand(i), GEP2->getOperand(i)))
802       return false;
803   }
804
805   return true;
806 }
807
808 /// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
809 /// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
810 /// that we will detect mismatches on next use.
811 /// See comments in declaration for more details.
812 int FunctionComparator::cmpValues(const Value *L, const Value *R) {
813   // Catch self-reference case.
814   if (L == F1) {
815     if (R == F2)
816       return 0;
817     return -1;
818   }
819   if (R == F2) {
820     if (L == F1)
821       return 0;
822     return 1;
823   }
824
825   const Constant *ConstL = dyn_cast<Constant>(L);
826   const Constant *ConstR = dyn_cast<Constant>(R);
827   if (ConstL && ConstR) {
828     if (L == R)
829       return 0;
830     return cmpConstants(ConstL, ConstR);
831   }
832
833   if (ConstL)
834     return 1;
835   if (ConstR)
836     return -1;
837
838   const InlineAsm *InlineAsmL = dyn_cast<InlineAsm>(L);
839   const InlineAsm *InlineAsmR = dyn_cast<InlineAsm>(R);
840
841   if (InlineAsmL && InlineAsmR)
842     return cmpNumbers((uint64_t)L, (uint64_t)R);
843   if (InlineAsmL)
844     return 1;
845   if (InlineAsmR)
846     return -1;
847
848   auto LeftSN = sn_mapL.insert(std::make_pair(L, sn_mapL.size())),
849        RightSN = sn_mapR.insert(std::make_pair(R, sn_mapR.size()));
850
851   return cmpNumbers(LeftSN.first->second, RightSN.first->second);
852 }
853 // Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
854 bool FunctionComparator::compare(const BasicBlock *BB1, const BasicBlock *BB2) {
855   BasicBlock::const_iterator F1I = BB1->begin(), F1E = BB1->end();
856   BasicBlock::const_iterator F2I = BB2->begin(), F2E = BB2->end();
857
858   do {
859     if (!enumerate(F1I, F2I))
860       return false;
861
862     if (const GetElementPtrInst *GEP1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(F1I)) {
863       const GetElementPtrInst *GEP2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(F2I);
864       if (!GEP2)
865         return false;
866
867       if (!enumerate(GEP1->getPointerOperand(), GEP2->getPointerOperand()))
868         return false;
869
870       if (!isEquivalentGEP(GEP1, GEP2))
871         return false;
872     } else {
873       if (!isEquivalentOperation(F1I, F2I))
874         return false;
875
876       assert(F1I->getNumOperands() == F2I->getNumOperands());
877       for (unsigned i = 0, e = F1I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
878         Value *OpF1 = F1I->getOperand(i);
879         Value *OpF2 = F2I->getOperand(i);
880
881         if (!enumerate(OpF1, OpF2))
882           return false;
883
884         if (OpF1->getValueID() != OpF2->getValueID() ||
885             !isEquivalentType(OpF1->getType(), OpF2->getType()))
886           return false;
887       }
888     }
889
890     ++F1I, ++F2I;
891   } while (F1I != F1E && F2I != F2E);
892
893   return F1I == F1E && F2I == F2E;
894 }
895
896 // Test whether the two functions have equivalent behaviour.
897 bool FunctionComparator::compare() {
898   // We need to recheck everything, but check the things that weren't included
899   // in the hash first.
900
901   sn_mapL.clear();
902   sn_mapR.clear();
903
904   if (F1->getAttributes() != F2->getAttributes())
905     return false;
906
907   if (F1->hasGC() != F2->hasGC())
908     return false;
909
910   if (F1->hasGC() && F1->getGC() != F2->getGC())
911     return false;
912
913   if (F1->hasSection() != F2->hasSection())
914     return false;
915
916   if (F1->hasSection() && F1->getSection() != F2->getSection())
917     return false;
918
919   if (F1->isVarArg() != F2->isVarArg())
920     return false;
921
922   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
923   // case too.
924   if (F1->getCallingConv() != F2->getCallingConv())
925     return false;
926
927   if (!isEquivalentType(F1->getFunctionType(), F2->getFunctionType()))
928     return false;
929
930   assert(F1->arg_size() == F2->arg_size() &&
931          "Identically typed functions have different numbers of args!");
932
933   // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
934   // passed in.
935   for (Function::const_arg_iterator f1i = F1->arg_begin(),
936          f2i = F2->arg_begin(), f1e = F1->arg_end(); f1i != f1e; ++f1i, ++f2i) {
937     if (!enumerate(f1i, f2i))
938       llvm_unreachable("Arguments repeat!");
939   }
940
941   // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
942   // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
943   // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
944   // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
945   SmallVector<const BasicBlock *, 8> F1BBs, F2BBs;
946   SmallSet<const BasicBlock *, 128> VisitedBBs; // in terms of F1.
947
948   F1BBs.push_back(&F1->getEntryBlock());
949   F2BBs.push_back(&F2->getEntryBlock());
950
951   VisitedBBs.insert(F1BBs[0]);
952   while (!F1BBs.empty()) {
953     const BasicBlock *F1BB = F1BBs.pop_back_val();
954     const BasicBlock *F2BB = F2BBs.pop_back_val();
955
956     if (!enumerate(F1BB, F2BB) || !compare(F1BB, F2BB))
957       return false;
958
959     const TerminatorInst *F1TI = F1BB->getTerminator();
960     const TerminatorInst *F2TI = F2BB->getTerminator();
961
962     assert(F1TI->getNumSuccessors() == F2TI->getNumSuccessors());
963     for (unsigned i = 0, e = F1TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
964       if (!VisitedBBs.insert(F1TI->getSuccessor(i)))
965         continue;
966
967       F1BBs.push_back(F1TI->getSuccessor(i));
968       F2BBs.push_back(F2TI->getSuccessor(i));
969     }
970   }
971   return true;
972 }
973
974 namespace {
975
976 /// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
977 /// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
978 /// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
979 /// bitcast of the other.
980 ///
981 class MergeFunctions : public ModulePass {
982 public:
983   static char ID;
984   MergeFunctions()
985     : ModulePass(ID), HasGlobalAliases(false) {
986     initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
987   }
988
989   bool runOnModule(Module &M) override;
990
991 private:
992   typedef DenseSet<ComparableFunction> FnSetType;
993
994   /// A work queue of functions that may have been modified and should be
995   /// analyzed again.
996   std::vector<WeakVH> Deferred;
997
998   /// Insert a ComparableFunction into the FnSet, or merge it away if it's
999   /// equal to one that's already present.
1000   bool insert(ComparableFunction &NewF);
1001
1002   /// Remove a Function from the FnSet and queue it up for a second sweep of
1003   /// analysis.
1004   void remove(Function *F);
1005
1006   /// Find the functions that use this Value and remove them from FnSet and
1007   /// queue the functions.
1008   void removeUsers(Value *V);
1009
1010   /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
1011   /// necessary to make types match.
1012   void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
1013
1014   /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
1015   /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
1016   /// again.
1017   void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
1018
1019   /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
1020   void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
1021
1022   /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1023   /// of G with bitcast(F). Deletes G.
1024   void writeThunk(Function *F, Function *G);
1025
1026   /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
1027   void writeAlias(Function *F, Function *G);
1028
1029   /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
1030   /// to modify it.
1031   FnSetType FnSet;
1032
1033   /// DataLayout for more accurate GEP comparisons. May be NULL.
1034   const DataLayout *DL;
1035
1036   /// Whether or not the target supports global aliases.
1037   bool HasGlobalAliases;
1038 };
1039
1040 }  // end anonymous namespace
1041
1042 char MergeFunctions::ID = 0;
1043 INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
1044
1045 ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
1046   return new MergeFunctions();
1047 }
1048
1049 bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
1050   bool Changed = false;
1051   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
1052   DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
1053
1054   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
1055     if (!I->isDeclaration() && !I->hasAvailableExternallyLinkage())
1056       Deferred.push_back(WeakVH(I));
1057   }
1058   FnSet.resize(Deferred.size());
1059
1060   do {
1061     std::vector<WeakVH> Worklist;
1062     Deferred.swap(Worklist);
1063
1064     DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
1065     DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
1066
1067     // Insert only strong functions and merge them. Strong function merging
1068     // always deletes one of them.
1069     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1070            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1071       if (!*I) continue;
1072       Function *F = cast<Function>(*I);
1073       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1074           !F->mayBeOverridden()) {
1075         ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, DL);
1076         Changed |= insert(CF);
1077       }
1078     }
1079
1080     // Insert only weak functions and merge them. By doing these second we
1081     // create thunks to the strong function when possible. When two weak
1082     // functions are identical, we create a new strong function with two weak
1083     // weak thunks to it which are identical but not mergable.
1084     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1085            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1086       if (!*I) continue;
1087       Function *F = cast<Function>(*I);
1088       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1089           F->mayBeOverridden()) {
1090         ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, DL);
1091         Changed |= insert(CF);
1092       }
1093     }
1094     DEBUG(dbgs() << "size of FnSet: " << FnSet.size() << '\n');
1095   } while (!Deferred.empty());
1096
1097   FnSet.clear();
1098
1099   return Changed;
1100 }
1101
1102 bool DenseMapInfo<ComparableFunction>::isEqual(const ComparableFunction &LHS,
1103                                                const ComparableFunction &RHS) {
1104   if (LHS.getFunc() == RHS.getFunc() &&
1105       LHS.getHash() == RHS.getHash())
1106     return true;
1107   if (!LHS.getFunc() || !RHS.getFunc())
1108     return false;
1109
1110   // One of these is a special "underlying pointer comparison only" object.
1111   if (LHS.getDataLayout() == ComparableFunction::LookupOnly ||
1112       RHS.getDataLayout() == ComparableFunction::LookupOnly)
1113     return false;
1114
1115   assert(LHS.getDataLayout() == RHS.getDataLayout() &&
1116          "Comparing functions for different targets");
1117
1118   return FunctionComparator(LHS.getDataLayout(), LHS.getFunc(),
1119                             RHS.getFunc()).compare();
1120 }
1121
1122 // Replace direct callers of Old with New.
1123 void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
1124   Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
1125   for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
1126     Use *U = &*UI;
1127     ++UI;
1128     CallSite CS(U->getUser());
1129     if (CS && CS.isCallee(U)) {
1130       remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
1131       U->set(BitcastNew);
1132     }
1133   }
1134 }
1135
1136 // Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
1137 void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
1138   if (HasGlobalAliases && G->hasUnnamedAddr()) {
1139     if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
1140         G->hasWeakLinkage()) {
1141       writeAlias(F, G);
1142       return;
1143     }
1144   }
1145
1146   writeThunk(F, G);
1147 }
1148
1149 // Helper for writeThunk,
1150 // Selects proper bitcast operation,
1151 // but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
1152 static Value *createCast(IRBuilder<false> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
1153   Type *SrcTy = V->getType();
1154   if (SrcTy->isStructTy()) {
1155     assert(DestTy->isStructTy());
1156     assert(SrcTy->getStructNumElements() == DestTy->getStructNumElements());
1157     Value *Result = UndefValue::get(DestTy);
1158     for (unsigned int I = 0, E = SrcTy->getStructNumElements(); I < E; ++I) {
1159       Value *Element = createCast(
1160           Builder, Builder.CreateExtractValue(V, ArrayRef<unsigned int>(I)),
1161           DestTy->getStructElementType(I));
1162
1163       Result =
1164           Builder.CreateInsertValue(Result, Element, ArrayRef<unsigned int>(I));
1165     }
1166     return Result;
1167   }
1168   assert(!DestTy->isStructTy());
1169   if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
1170     return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
1171   else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
1172     return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
1173   else
1174     return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
1175 }
1176
1177 // Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1178 // of G with bitcast(F). Deletes G.
1179 void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
1180   if (!G->mayBeOverridden()) {
1181     // Redirect direct callers of G to F.
1182     replaceDirectCallers(G, F);
1183   }
1184
1185   // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
1186   // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
1187   if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
1188     G->eraseFromParent();
1189     return;
1190   }
1191
1192   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
1193                                     G->getParent());
1194   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
1195   IRBuilder<false> Builder(BB);
1196
1197   SmallVector<Value *, 16> Args;
1198   unsigned i = 0;
1199   FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
1200   for (Function::arg_iterator AI = NewG->arg_begin(), AE = NewG->arg_end();
1201        AI != AE; ++AI) {
1202     Args.push_back(createCast(Builder, (Value*)AI, FFTy->getParamType(i)));
1203     ++i;
1204   }
1205
1206   CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
1207   CI->setTailCall();
1208   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1209   if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
1210     Builder.CreateRetVoid();
1211   } else {
1212     Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
1213   }
1214
1215   NewG->copyAttributesFrom(G);
1216   NewG->takeName(G);
1217   removeUsers(G);
1218   G->replaceAllUsesWith(NewG);
1219   G->eraseFromParent();
1220
1221   DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
1222   ++NumThunksWritten;
1223 }
1224
1225 // Replace G with an alias to F and delete G.
1226 void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
1227   Constant *BitcastF = ConstantExpr::getBitCast(F, G->getType());
1228   GlobalAlias *GA = new GlobalAlias(G->getType(), G->getLinkage(), "",
1229                                     BitcastF, G->getParent());
1230   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
1231   GA->takeName(G);
1232   GA->setVisibility(G->getVisibility());
1233   removeUsers(G);
1234   G->replaceAllUsesWith(GA);
1235   G->eraseFromParent();
1236
1237   DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
1238   ++NumAliasesWritten;
1239 }
1240
1241 // Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
1242 void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
1243   if (F->mayBeOverridden()) {
1244     assert(G->mayBeOverridden());
1245
1246     if (HasGlobalAliases) {
1247       // Make them both thunks to the same internal function.
1248       Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
1249                                      F->getParent());
1250       H->copyAttributesFrom(F);
1251       H->takeName(F);
1252       removeUsers(F);
1253       F->replaceAllUsesWith(H);
1254
1255       unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
1256
1257       writeAlias(F, G);
1258       writeAlias(F, H);
1259
1260       F->setAlignment(MaxAlignment);
1261       F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
1262     } else {
1263       // We can't merge them. Instead, pick one and update all direct callers
1264       // to call it and hope that we improve the instruction cache hit rate.
1265       replaceDirectCallers(G, F);
1266     }
1267
1268     ++NumDoubleWeak;
1269   } else {
1270     writeThunkOrAlias(F, G);
1271   }
1272
1273   ++NumFunctionsMerged;
1274 }
1275
1276 // Insert a ComparableFunction into the FnSet, or merge it away if equal to one
1277 // that was already inserted.
1278 bool MergeFunctions::insert(ComparableFunction &NewF) {
1279   std::pair<FnSetType::iterator, bool> Result = FnSet.insert(NewF);
1280   if (Result.second) {
1281     DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewF.getFunc()->getName() << '\n');
1282     return false;
1283   }
1284
1285   const ComparableFunction &OldF = *Result.first;
1286
1287   // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
1288   // larger.
1289   // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
1290   // alias.
1291   if (NewF.getFunc()->size() == 1) {
1292     if (NewF.getFunc()->front().size() <= 2) {
1293       DEBUG(dbgs() << NewF.getFunc()->getName()
1294             << " is to small to bother merging\n");
1295       return false;
1296     }
1297   }
1298
1299   // Never thunk a strong function to a weak function.
1300   assert(!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() ||
1301          NewF.getFunc()->mayBeOverridden());
1302
1303   DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName() << " == "
1304                << NewF.getFunc()->getName() << '\n');
1305
1306   Function *DeleteF = NewF.getFunc();
1307   NewF.release();
1308   mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
1309   return true;
1310 }
1311
1312 // Remove a function from FnSet. If it was already in FnSet, add it to Deferred
1313 // so that we'll look at it in the next round.
1314 void MergeFunctions::remove(Function *F) {
1315   // We need to make sure we remove F, not a function "equal" to F per the
1316   // function equality comparator.
1317   //
1318   // The special "lookup only" ComparableFunction bypasses the expensive
1319   // function comparison in favour of a pointer comparison on the underlying
1320   // Function*'s.
1321   ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, ComparableFunction::LookupOnly);
1322   if (FnSet.erase(CF)) {
1323     DEBUG(dbgs() << "Removed " << F->getName() << " from set and deferred it.\n");
1324     Deferred.push_back(F);
1325   }
1326 }
1327
1328 // For each instruction used by the value, remove() the function that contains
1329 // the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
1330 void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
1331   std::vector<Value *> Worklist;
1332   Worklist.push_back(V);
1333   while (!Worklist.empty()) {
1334     Value *V = Worklist.back();
1335     Worklist.pop_back();
1336
1337     for (User *U : V->users()) {
1338       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
1339         remove(I->getParent()->getParent());
1340       } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
1341         // do nothing
1342       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
1343         for (User *UU : C->users())
1344           Worklist.push_back(UU);
1345       }
1346     }
1347   }
1348 }