[IR] Add support for empty tokens
[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:
660   case Value::ConstantTokenNoneVal:
661     return TypesRes;
662   case Value::ConstantIntVal: {
663     const APInt &LInt = cast<ConstantInt>(L)->getValue();
664     const APInt &RInt = cast<ConstantInt>(R)->getValue();
665     return cmpAPInts(LInt, RInt);
666   }
667   case Value::ConstantFPVal: {
668     const APFloat &LAPF = cast<ConstantFP>(L)->getValueAPF();
669     const APFloat &RAPF = cast<ConstantFP>(R)->getValueAPF();
670     return cmpAPFloats(LAPF, RAPF);
671   }
672   case Value::ConstantArrayVal: {
673     const ConstantArray *LA = cast<ConstantArray>(L);
674     const ConstantArray *RA = cast<ConstantArray>(R);
675     uint64_t NumElementsL = cast<ArrayType>(TyL)->getNumElements();
676     uint64_t NumElementsR = cast<ArrayType>(TyR)->getNumElements();
677     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
678       return Res;
679     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
680       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LA->getOperand(i)),
681                                  cast<Constant>(RA->getOperand(i))))
682         return Res;
683     }
684     return 0;
685   }
686   case Value::ConstantStructVal: {
687     const ConstantStruct *LS = cast<ConstantStruct>(L);
688     const ConstantStruct *RS = cast<ConstantStruct>(R);
689     unsigned NumElementsL = cast<StructType>(TyL)->getNumElements();
690     unsigned NumElementsR = cast<StructType>(TyR)->getNumElements();
691     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
692       return Res;
693     for (unsigned i = 0; i != NumElementsL; ++i) {
694       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LS->getOperand(i)),
695                                  cast<Constant>(RS->getOperand(i))))
696         return Res;
697     }
698     return 0;
699   }
700   case Value::ConstantVectorVal: {
701     const ConstantVector *LV = cast<ConstantVector>(L);
702     const ConstantVector *RV = cast<ConstantVector>(R);
703     unsigned NumElementsL = cast<VectorType>(TyL)->getNumElements();
704     unsigned NumElementsR = cast<VectorType>(TyR)->getNumElements();
705     if (int Res = cmpNumbers(NumElementsL, NumElementsR))
706       return Res;
707     for (uint64_t i = 0; i < NumElementsL; ++i) {
708       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LV->getOperand(i)),
709                                  cast<Constant>(RV->getOperand(i))))
710         return Res;
711     }
712     return 0;
713   }
714   case Value::ConstantExprVal: {
715     const ConstantExpr *LE = cast<ConstantExpr>(L);
716     const ConstantExpr *RE = cast<ConstantExpr>(R);
717     unsigned NumOperandsL = LE->getNumOperands();
718     unsigned NumOperandsR = RE->getNumOperands();
719     if (int Res = cmpNumbers(NumOperandsL, NumOperandsR))
720       return Res;
721     for (unsigned i = 0; i < NumOperandsL; ++i) {
722       if (int Res = cmpConstants(cast<Constant>(LE->getOperand(i)),
723                                  cast<Constant>(RE->getOperand(i))))
724         return Res;
725     }
726     return 0;
727   }
728   case Value::BlockAddressVal: {
729     const BlockAddress *LBA = cast<BlockAddress>(L);
730     const BlockAddress *RBA = cast<BlockAddress>(R);
731     if (int Res = cmpValues(LBA->getFunction(), RBA->getFunction()))
732       return Res;
733     if (LBA->getFunction() == RBA->getFunction()) {
734       // They are BBs in the same function. Order by which comes first in the
735       // BB order of the function. This order is deterministic.
736       Function* F = LBA->getFunction();
737       BasicBlock *LBB = LBA->getBasicBlock();
738       BasicBlock *RBB = RBA->getBasicBlock();
739       if (LBB == RBB)
740         return 0;
741       for(BasicBlock &BB : F->getBasicBlockList()) {
742         if (&BB == LBB) {
743           assert(&BB != RBB);
744           return -1;
745         }
746         if (&BB == RBB)
747           return 1;
748       }
749       llvm_unreachable("Basic Block Address does not point to a basic block in "
750                        "its function.");
751       return -1;
752     } else {
753       // cmpValues said the functions are the same. So because they aren't
754       // literally the same pointer, they must respectively be the left and
755       // right functions.
756       assert(LBA->getFunction() == FnL && RBA->getFunction() == FnR);
757       // cmpValues will tell us if these are equivalent BasicBlocks, in the
758       // context of their respective functions.
759       return cmpValues(LBA->getBasicBlock(), RBA->getBasicBlock());
760     }
761   }
762   default: // Unknown constant, abort.
763     DEBUG(dbgs() << "Looking at valueID " << L->getValueID() << "\n");
764     llvm_unreachable("Constant ValueID not recognized.");
765     return -1;
766   }
767 }
768
769 int FunctionComparator::cmpGlobalValues(GlobalValue *L, GlobalValue* R) {
770   return cmpNumbers(GlobalNumbers->getNumber(L), GlobalNumbers->getNumber(R));
771 }
772
773 /// cmpType - compares two types,
774 /// defines total ordering among the types set.
775 /// See method declaration comments for more details.
776 int FunctionComparator::cmpTypes(Type *TyL, Type *TyR) const {
777   PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
778   PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
779
780   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
781   if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0)
782     TyL = DL.getIntPtrType(TyL);
783   if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0)
784     TyR = DL.getIntPtrType(TyR);
785
786   if (TyL == TyR)
787     return 0;
788
789   if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
790     return Res;
791
792   switch (TyL->getTypeID()) {
793   default:
794     llvm_unreachable("Unknown type!");
795     // Fall through in Release mode.
796   case Type::IntegerTyID:
797     return cmpNumbers(cast<IntegerType>(TyL)->getBitWidth(),
798                       cast<IntegerType>(TyR)->getBitWidth());
799   case Type::VectorTyID: {
800     VectorType *VTyL = cast<VectorType>(TyL), *VTyR = cast<VectorType>(TyR);
801     if (int Res = cmpNumbers(VTyL->getNumElements(), VTyR->getNumElements()))
802       return Res;
803     return cmpTypes(VTyL->getElementType(), VTyR->getElementType());
804   }
805   // TyL == TyR would have returned true earlier, because types are uniqued.
806   case Type::VoidTyID:
807   case Type::FloatTyID:
808   case Type::DoubleTyID:
809   case Type::X86_FP80TyID:
810   case Type::FP128TyID:
811   case Type::PPC_FP128TyID:
812   case Type::LabelTyID:
813   case Type::MetadataTyID:
814   case Type::TokenTyID:
815     return 0;
816
817   case Type::PointerTyID: {
818     assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
819     return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
820   }
821
822   case Type::StructTyID: {
823     StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
824     StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
825     if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
826       return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
827
828     if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
829       return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
830
831     for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
832       if (int Res = cmpTypes(STyL->getElementType(i), STyR->getElementType(i)))
833         return Res;
834     }
835     return 0;
836   }
837
838   case Type::FunctionTyID: {
839     FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
840     FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
841     if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
842       return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
843
844     if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
845       return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
846
847     if (int Res = cmpTypes(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
848       return Res;
849
850     for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
851       if (int Res = cmpTypes(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
852         return Res;
853     }
854     return 0;
855   }
856
857   case Type::ArrayTyID: {
858     ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
859     ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
860     if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
861       return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
862     return cmpTypes(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
863   }
864   }
865 }
866
867 // Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
868 // and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
869 // Instruction::isSameOperationAs.
870 // Read method declaration comments for more details.
871 int FunctionComparator::cmpOperations(const Instruction *L,
872                                       const Instruction *R) const {
873   // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
874   //  * replace type comparison with calls to isEquivalentType.
875   //  * we test for I->hasSameSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top
876   //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on
877   if (int Res = cmpNumbers(L->getOpcode(), R->getOpcode()))
878     return Res;
879
880   if (int Res = cmpNumbers(L->getNumOperands(), R->getNumOperands()))
881     return Res;
882
883   if (int Res = cmpTypes(L->getType(), R->getType()))
884     return Res;
885
886   if (int Res = cmpNumbers(L->getRawSubclassOptionalData(),
887                            R->getRawSubclassOptionalData()))
888     return Res;
889
890   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L)) {
891     if (int Res = cmpTypes(AI->getAllocatedType(),
892                            cast<AllocaInst>(R)->getAllocatedType()))
893       return Res;
894     if (int Res =
895             cmpNumbers(AI->getAlignment(), cast<AllocaInst>(R)->getAlignment()))
896       return Res;
897   }
898
899   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
900   // if all operands are the same type
901   for (unsigned i = 0, e = L->getNumOperands(); i != e; ++i) {
902     if (int Res =
903             cmpTypes(L->getOperand(i)->getType(), R->getOperand(i)->getType()))
904       return Res;
905   }
906
907   // Check special state that is a part of some instructions.
908   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(L)) {
909     if (int Res = cmpNumbers(LI->isVolatile(), cast<LoadInst>(R)->isVolatile()))
910       return Res;
911     if (int Res =
912             cmpNumbers(LI->getAlignment(), cast<LoadInst>(R)->getAlignment()))
913       return Res;
914     if (int Res =
915             cmpNumbers(LI->getOrdering(), cast<LoadInst>(R)->getOrdering()))
916       return Res;
917     if (int Res =
918             cmpNumbers(LI->getSynchScope(), cast<LoadInst>(R)->getSynchScope()))
919       return Res;
920     return cmpRangeMetadata(LI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
921         cast<LoadInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
922   }
923   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(L)) {
924     if (int Res =
925             cmpNumbers(SI->isVolatile(), cast<StoreInst>(R)->isVolatile()))
926       return Res;
927     if (int Res =
928             cmpNumbers(SI->getAlignment(), cast<StoreInst>(R)->getAlignment()))
929       return Res;
930     if (int Res =
931             cmpNumbers(SI->getOrdering(), cast<StoreInst>(R)->getOrdering()))
932       return Res;
933     return cmpNumbers(SI->getSynchScope(), cast<StoreInst>(R)->getSynchScope());
934   }
935   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(L))
936     return cmpNumbers(CI->getPredicate(), cast<CmpInst>(R)->getPredicate());
937   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(L)) {
938     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
939                              cast<CallInst>(R)->getCallingConv()))
940       return Res;
941     if (int Res =
942             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<CallInst>(R)->getAttributes()))
943       return Res;
944     return cmpRangeMetadata(
945         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
946         cast<CallInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
947   }
948   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(L)) {
949     if (int Res = cmpNumbers(CI->getCallingConv(),
950                              cast<InvokeInst>(R)->getCallingConv()))
951       return Res;
952     if (int Res =
953             cmpAttrs(CI->getAttributes(), cast<InvokeInst>(R)->getAttributes()))
954       return Res;
955     return cmpRangeMetadata(
956         CI->getMetadata(LLVMContext::MD_range),
957         cast<InvokeInst>(R)->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
958   }
959   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(L)) {
960     ArrayRef<unsigned> LIndices = IVI->getIndices();
961     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<InsertValueInst>(R)->getIndices();
962     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
963       return Res;
964     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
965       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
966         return Res;
967     }
968   }
969   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(L)) {
970     ArrayRef<unsigned> LIndices = EVI->getIndices();
971     ArrayRef<unsigned> RIndices = cast<ExtractValueInst>(R)->getIndices();
972     if (int Res = cmpNumbers(LIndices.size(), RIndices.size()))
973       return Res;
974     for (size_t i = 0, e = LIndices.size(); i != e; ++i) {
975       if (int Res = cmpNumbers(LIndices[i], RIndices[i]))
976         return Res;
977     }
978   }
979   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(L)) {
980     if (int Res =
981             cmpNumbers(FI->getOrdering(), cast<FenceInst>(R)->getOrdering()))
982       return Res;
983     return cmpNumbers(FI->getSynchScope(), cast<FenceInst>(R)->getSynchScope());
984   }
985
986   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(L)) {
987     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isVolatile(),
988                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isVolatile()))
989       return Res;
990     if (int Res = cmpNumbers(CXI->isWeak(),
991                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->isWeak()))
992       return Res;
993     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getSuccessOrdering(),
994                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSuccessOrdering()))
995       return Res;
996     if (int Res = cmpNumbers(CXI->getFailureOrdering(),
997                              cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getFailureOrdering()))
998       return Res;
999     return cmpNumbers(CXI->getSynchScope(),
1000                       cast<AtomicCmpXchgInst>(R)->getSynchScope());
1001   }
1002   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(L)) {
1003     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOperation(),
1004                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOperation()))
1005       return Res;
1006     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->isVolatile(),
1007                              cast<AtomicRMWInst>(R)->isVolatile()))
1008       return Res;
1009     if (int Res = cmpNumbers(RMWI->getOrdering(),
1010                              cast<AtomicRMWInst>(R)->getOrdering()))
1011       return Res;
1012     return cmpNumbers(RMWI->getSynchScope(),
1013                       cast<AtomicRMWInst>(R)->getSynchScope());
1014   }
1015   return 0;
1016 }
1017
1018 // Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
1019 // Read method declaration comments for more details.
1020 int FunctionComparator::cmpGEPs(const GEPOperator *GEPL,
1021                                const GEPOperator *GEPR) {
1022
1023   unsigned int ASL = GEPL->getPointerAddressSpace();
1024   unsigned int ASR = GEPR->getPointerAddressSpace();
1025
1026   if (int Res = cmpNumbers(ASL, ASR))
1027     return Res;
1028
1029   // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
1030   // added to the address.
1031   const DataLayout &DL = FnL->getParent()->getDataLayout();
1032   unsigned BitWidth = DL.getPointerSizeInBits(ASL);
1033   APInt OffsetL(BitWidth, 0), OffsetR(BitWidth, 0);
1034   if (GEPL->accumulateConstantOffset(DL, OffsetL) &&
1035       GEPR->accumulateConstantOffset(DL, OffsetR))
1036     return cmpAPInts(OffsetL, OffsetR);
1037   if (int Res = cmpTypes(GEPL->getSourceElementType(),
1038                          GEPR->getSourceElementType()))
1039     return Res;
1040
1041   if (int Res = cmpNumbers(GEPL->getNumOperands(), GEPR->getNumOperands()))
1042     return Res;
1043
1044   for (unsigned i = 0, e = GEPL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1045     if (int Res = cmpValues(GEPL->getOperand(i), GEPR->getOperand(i)))
1046       return Res;
1047   }
1048
1049   return 0;
1050 }
1051
1052 int FunctionComparator::cmpInlineAsm(const InlineAsm *L,
1053                                      const InlineAsm *R) const {
1054   // InlineAsm's are uniqued. If they are the same pointer, obviously they are
1055   // the same, otherwise compare the fields.
1056   if (L == R)
1057     return 0;
1058   if (int Res = cmpTypes(L->getFunctionType(), R->getFunctionType()))
1059     return Res;
1060   if (int Res = cmpMem(L->getAsmString(), R->getAsmString()))
1061     return Res;
1062   if (int Res = cmpMem(L->getConstraintString(), R->getConstraintString()))
1063     return Res;
1064   if (int Res = cmpNumbers(L->hasSideEffects(), R->hasSideEffects()))
1065     return Res;
1066   if (int Res = cmpNumbers(L->isAlignStack(), R->isAlignStack()))
1067     return Res;
1068   if (int Res = cmpNumbers(L->getDialect(), R->getDialect()))
1069     return Res;
1070   llvm_unreachable("InlineAsm blocks were not uniqued.");
1071   return 0;
1072 }
1073
1074 /// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
1075 /// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
1076 /// that we will detect mismatches on next use.
1077 /// See comments in declaration for more details.
1078 int FunctionComparator::cmpValues(const Value *L, const Value *R) {
1079   // Catch self-reference case.
1080   if (L == FnL) {
1081     if (R == FnR)
1082       return 0;
1083     return -1;
1084   }
1085   if (R == FnR) {
1086     if (L == FnL)
1087       return 0;
1088     return 1;
1089   }
1090
1091   const Constant *ConstL = dyn_cast<Constant>(L);
1092   const Constant *ConstR = dyn_cast<Constant>(R);
1093   if (ConstL && ConstR) {
1094     if (L == R)
1095       return 0;
1096     return cmpConstants(ConstL, ConstR);
1097   }
1098
1099   if (ConstL)
1100     return 1;
1101   if (ConstR)
1102     return -1;
1103
1104   const InlineAsm *InlineAsmL = dyn_cast<InlineAsm>(L);
1105   const InlineAsm *InlineAsmR = dyn_cast<InlineAsm>(R);
1106
1107   if (InlineAsmL && InlineAsmR)
1108     return cmpInlineAsm(InlineAsmL, InlineAsmR);
1109   if (InlineAsmL)
1110     return 1;
1111   if (InlineAsmR)
1112     return -1;
1113
1114   auto LeftSN = sn_mapL.insert(std::make_pair(L, sn_mapL.size())),
1115        RightSN = sn_mapR.insert(std::make_pair(R, sn_mapR.size()));
1116
1117   return cmpNumbers(LeftSN.first->second, RightSN.first->second);
1118 }
1119 // Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
1120 int FunctionComparator::cmpBasicBlocks(const BasicBlock *BBL,
1121                                        const BasicBlock *BBR) {
1122   BasicBlock::const_iterator InstL = BBL->begin(), InstLE = BBL->end();
1123   BasicBlock::const_iterator InstR = BBR->begin(), InstRE = BBR->end();
1124
1125   do {
1126     if (int Res = cmpValues(&*InstL, &*InstR))
1127       return Res;
1128
1129     const GetElementPtrInst *GEPL = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstL);
1130     const GetElementPtrInst *GEPR = dyn_cast<GetElementPtrInst>(InstR);
1131
1132     if (GEPL && !GEPR)
1133       return 1;
1134     if (GEPR && !GEPL)
1135       return -1;
1136
1137     if (GEPL && GEPR) {
1138       if (int Res =
1139               cmpValues(GEPL->getPointerOperand(), GEPR->getPointerOperand()))
1140         return Res;
1141       if (int Res = cmpGEPs(GEPL, GEPR))
1142         return Res;
1143     } else {
1144       if (int Res = cmpOperations(&*InstL, &*InstR))
1145         return Res;
1146       assert(InstL->getNumOperands() == InstR->getNumOperands());
1147
1148       for (unsigned i = 0, e = InstL->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1149         Value *OpL = InstL->getOperand(i);
1150         Value *OpR = InstR->getOperand(i);
1151         if (int Res = cmpValues(OpL, OpR))
1152           return Res;
1153         // cmpValues should ensure this is true.
1154         assert(cmpTypes(OpL->getType(), OpR->getType()) == 0);
1155       }
1156     }
1157
1158     ++InstL, ++InstR;
1159   } while (InstL != InstLE && InstR != InstRE);
1160
1161   if (InstL != InstLE && InstR == InstRE)
1162     return 1;
1163   if (InstL == InstLE && InstR != InstRE)
1164     return -1;
1165   return 0;
1166 }
1167
1168 // Test whether the two functions have equivalent behaviour.
1169 int FunctionComparator::compare() {
1170   sn_mapL.clear();
1171   sn_mapR.clear();
1172
1173   if (int Res = cmpAttrs(FnL->getAttributes(), FnR->getAttributes()))
1174     return Res;
1175
1176   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasGC(), FnR->hasGC()))
1177     return Res;
1178
1179   if (FnL->hasGC()) {
1180     if (int Res = cmpMem(FnL->getGC(), FnR->getGC()))
1181       return Res;
1182   }
1183
1184   if (int Res = cmpNumbers(FnL->hasSection(), FnR->hasSection()))
1185     return Res;
1186
1187   if (FnL->hasSection()) {
1188     if (int Res = cmpMem(FnL->getSection(), FnR->getSection()))
1189       return Res;
1190   }
1191
1192   if (int Res = cmpNumbers(FnL->isVarArg(), FnR->isVarArg()))
1193     return Res;
1194
1195   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
1196   // case too.
1197   if (int Res = cmpNumbers(FnL->getCallingConv(), FnR->getCallingConv()))
1198     return Res;
1199
1200   if (int Res = cmpTypes(FnL->getFunctionType(), FnR->getFunctionType()))
1201     return Res;
1202
1203   assert(FnL->arg_size() == FnR->arg_size() &&
1204          "Identically typed functions have different numbers of args!");
1205
1206   // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
1207   // passed in.
1208   for (Function::const_arg_iterator ArgLI = FnL->arg_begin(),
1209                                     ArgRI = FnR->arg_begin(),
1210                                     ArgLE = FnL->arg_end();
1211        ArgLI != ArgLE; ++ArgLI, ++ArgRI) {
1212     if (cmpValues(&*ArgLI, &*ArgRI) != 0)
1213       llvm_unreachable("Arguments repeat!");
1214   }
1215
1216   // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
1217   // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
1218   // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
1219   // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
1220   SmallVector<const BasicBlock *, 8> FnLBBs, FnRBBs;
1221   SmallSet<const BasicBlock *, 128> VisitedBBs; // in terms of F1.
1222
1223   FnLBBs.push_back(&FnL->getEntryBlock());
1224   FnRBBs.push_back(&FnR->getEntryBlock());
1225
1226   VisitedBBs.insert(FnLBBs[0]);
1227   while (!FnLBBs.empty()) {
1228     const BasicBlock *BBL = FnLBBs.pop_back_val();
1229     const BasicBlock *BBR = FnRBBs.pop_back_val();
1230
1231     if (int Res = cmpValues(BBL, BBR))
1232       return Res;
1233
1234     if (int Res = cmpBasicBlocks(BBL, BBR))
1235       return Res;
1236
1237     const TerminatorInst *TermL = BBL->getTerminator();
1238     const TerminatorInst *TermR = BBR->getTerminator();
1239
1240     assert(TermL->getNumSuccessors() == TermR->getNumSuccessors());
1241     for (unsigned i = 0, e = TermL->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1242       if (!VisitedBBs.insert(TermL->getSuccessor(i)).second)
1243         continue;
1244
1245       FnLBBs.push_back(TermL->getSuccessor(i));
1246       FnRBBs.push_back(TermR->getSuccessor(i));
1247     }
1248   }
1249   return 0;
1250 }
1251
1252 // Accumulate the hash of a sequence of 64-bit integers. This is similar to a
1253 // hash of a sequence of 64bit ints, but the entire input does not need to be
1254 // available at once. This interface is necessary for functionHash because it
1255 // needs to accumulate the hash as the structure of the function is traversed
1256 // without saving these values to an intermediate buffer. This form of hashing
1257 // is not often needed, as usually the object to hash is just read from a
1258 // buffer.
1259 class HashAccumulator64 {
1260   uint64_t Hash;
1261 public:
1262   // Initialize to random constant, so the state isn't zero.
1263   HashAccumulator64() { Hash = 0x6acaa36bef8325c5ULL; }
1264   void add(uint64_t V) {
1265      Hash = llvm::hashing::detail::hash_16_bytes(Hash, V);
1266   }
1267   // No finishing is required, because the entire hash value is used.
1268   uint64_t getHash() { return Hash; }
1269 };
1270
1271 // A function hash is calculated by considering only the number of arguments and
1272 // whether a function is varargs, the order of basic blocks (given by the
1273 // successors of each basic block in depth first order), and the order of
1274 // opcodes of each instruction within each of these basic blocks. This mirrors
1275 // the strategy compare() uses to compare functions by walking the BBs in depth
1276 // first order and comparing each instruction in sequence. Because this hash
1277 // does not look at the operands, it is insensitive to things such as the
1278 // target of calls and the constants used in the function, which makes it useful
1279 // when possibly merging functions which are the same modulo constants and call
1280 // targets.
1281 FunctionComparator::FunctionHash FunctionComparator::functionHash(Function &F) {
1282   HashAccumulator64 H;
1283   H.add(F.isVarArg());
1284   H.add(F.arg_size());
1285   
1286   SmallVector<const BasicBlock *, 8> BBs;
1287   SmallSet<const BasicBlock *, 16> VisitedBBs;
1288
1289   // Walk the blocks in the same order as FunctionComparator::cmpBasicBlocks(),
1290   // accumulating the hash of the function "structure." (BB and opcode sequence)
1291   BBs.push_back(&F.getEntryBlock());
1292   VisitedBBs.insert(BBs[0]);
1293   while (!BBs.empty()) {
1294     const BasicBlock *BB = BBs.pop_back_val();
1295     // This random value acts as a block header, as otherwise the partition of
1296     // opcodes into BBs wouldn't affect the hash, only the order of the opcodes
1297     H.add(45798); 
1298     for (auto &Inst : *BB) {
1299       H.add(Inst.getOpcode());
1300     }
1301     const TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1302     for (unsigned i = 0, e = Term->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1303       if (!VisitedBBs.insert(Term->getSuccessor(i)).second)
1304         continue;
1305       BBs.push_back(Term->getSuccessor(i));
1306     }
1307   }
1308   return H.getHash();
1309 }
1310
1311
1312 namespace {
1313
1314 /// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
1315 /// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
1316 /// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
1317 /// bitcast of the other.
1318 ///
1319 class MergeFunctions : public ModulePass {
1320 public:
1321   static char ID;
1322   MergeFunctions()
1323     : ModulePass(ID), FnTree(FunctionNodeCmp(&GlobalNumbers)), FNodesInTree(),
1324       HasGlobalAliases(false) {
1325     initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1326   }
1327
1328   bool runOnModule(Module &M) override;
1329
1330 private:
1331   // The function comparison operator is provided here so that FunctionNodes do
1332   // not need to become larger with another pointer.
1333   class FunctionNodeCmp {
1334     GlobalNumberState* GlobalNumbers;
1335   public:
1336     FunctionNodeCmp(GlobalNumberState* GN) : GlobalNumbers(GN) {}
1337     bool operator()(const FunctionNode &LHS, const FunctionNode &RHS) const {
1338       // Order first by hashes, then full function comparison.
1339       if (LHS.getHash() != RHS.getHash())
1340         return LHS.getHash() < RHS.getHash();
1341       FunctionComparator FCmp(LHS.getFunc(), RHS.getFunc(), GlobalNumbers);
1342       return FCmp.compare() == -1;
1343     }
1344   };
1345   typedef std::set<FunctionNode, FunctionNodeCmp> FnTreeType;
1346
1347   GlobalNumberState GlobalNumbers;
1348
1349   /// A work queue of functions that may have been modified and should be
1350   /// analyzed again.
1351   std::vector<WeakVH> Deferred;
1352
1353   /// Checks the rules of order relation introduced among functions set.
1354   /// Returns true, if sanity check has been passed, and false if failed.
1355   bool doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist);
1356
1357   /// Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if it's
1358   /// equal to one that's already present.
1359   bool insert(Function *NewFunction);
1360
1361   /// Remove a Function from the FnTree and queue it up for a second sweep of
1362   /// analysis.
1363   void remove(Function *F);
1364
1365   /// Find the functions that use this Value and remove them from FnTree and
1366   /// queue the functions.
1367   void removeUsers(Value *V);
1368
1369   /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
1370   /// necessary to make types match.
1371   void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
1372
1373   /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
1374   /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
1375   /// again.
1376   void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
1377
1378   /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
1379   void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
1380
1381   /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1382   /// of G with bitcast(F). Deletes G.
1383   void writeThunk(Function *F, Function *G);
1384
1385   /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
1386   void writeAlias(Function *F, Function *G);
1387
1388   /// Replace function F with function G in the function tree.
1389   void replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN, Function *G);
1390
1391   /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
1392   /// to modify it. The map allows efficient lookup and deferring of Functions.
1393   FnTreeType FnTree;
1394   // Map functions to the iterators of the FunctionNode which contains them
1395   // in the FnTree. This must be updated carefully whenever the FnTree is
1396   // modified, i.e. in insert(), remove(), and replaceFunctionInTree(), to avoid
1397   // dangling iterators into FnTree. The invariant that preserves this is that
1398   // there is exactly one mapping F -> FN for each FunctionNode FN in FnTree.
1399   ValueMap<Function*, FnTreeType::iterator> FNodesInTree;
1400
1401   /// Whether or not the target supports global aliases.
1402   bool HasGlobalAliases;
1403 };
1404
1405 } // end anonymous namespace
1406
1407 char MergeFunctions::ID = 0;
1408 INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
1409
1410 ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
1411   return new MergeFunctions();
1412 }
1413
1414 bool MergeFunctions::doSanityCheck(std::vector<WeakVH> &Worklist) {
1415   if (const unsigned Max = NumFunctionsForSanityCheck) {
1416     unsigned TripleNumber = 0;
1417     bool Valid = true;
1418
1419     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Started for first " << Max << " functions.\n";
1420
1421     unsigned i = 0;
1422     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(), E = Worklist.end();
1423          I != E && i < Max; ++I, ++i) {
1424       unsigned j = i;
1425       for (std::vector<WeakVH>::iterator J = I; J != E && j < Max; ++J, ++j) {
1426         Function *F1 = cast<Function>(*I);
1427         Function *F2 = cast<Function>(*J);
1428         int Res1 = FunctionComparator(F1, F2, &GlobalNumbers).compare();
1429         int Res2 = FunctionComparator(F2, F1, &GlobalNumbers).compare();
1430
1431         // If F1 <= F2, then F2 >= F1, otherwise report failure.
1432         if (Res1 != -Res2) {
1433           dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-symmetric; triple: " << TripleNumber
1434                  << "\n";
1435           F1->dump();
1436           F2->dump();
1437           Valid = false;
1438         }
1439
1440         if (Res1 == 0)
1441           continue;
1442
1443         unsigned k = j;
1444         for (std::vector<WeakVH>::iterator K = J; K != E && k < Max;
1445              ++k, ++K, ++TripleNumber) {
1446           if (K == J)
1447             continue;
1448
1449           Function *F3 = cast<Function>(*K);
1450           int Res3 = FunctionComparator(F1, F3, &GlobalNumbers).compare();
1451           int Res4 = FunctionComparator(F2, F3, &GlobalNumbers).compare();
1452
1453           bool Transitive = true;
1454
1455           if (Res1 != 0 && Res1 == Res4) {
1456             // F1 > F2, F2 > F3 => F1 > F3
1457             Transitive = Res3 == Res1;
1458           } else if (Res3 != 0 && Res3 == -Res4) {
1459             // F1 > F3, F3 > F2 => F1 > F2
1460             Transitive = Res3 == Res1;
1461           } else if (Res4 != 0 && -Res3 == Res4) {
1462             // F2 > F3, F3 > F1 => F2 > F1
1463             Transitive = Res4 == -Res1;
1464           }
1465
1466           if (!Transitive) {
1467             dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: Non-transitive; triple: "
1468                    << TripleNumber << "\n";
1469             dbgs() << "Res1, Res3, Res4: " << Res1 << ", " << Res3 << ", "
1470                    << Res4 << "\n";
1471             F1->dump();
1472             F2->dump();
1473             F3->dump();
1474             Valid = false;
1475           }
1476         }
1477       }
1478     }
1479
1480     dbgs() << "MERGEFUNC-SANITY: " << (Valid ? "Passed." : "Failed.") << "\n";
1481     return Valid;
1482   }
1483   return true;
1484 }
1485
1486 bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
1487   bool Changed = false;
1488
1489   // All functions in the module, ordered by hash. Functions with a unique
1490   // hash value are easily eliminated.
1491   std::vector<std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *>>
1492     HashedFuncs;
1493   for (Function &Func : M) {
1494     if (!Func.isDeclaration() && !Func.hasAvailableExternallyLinkage()) {
1495       HashedFuncs.push_back({FunctionComparator::functionHash(Func), &Func});
1496     } 
1497   }
1498
1499   std::stable_sort(
1500       HashedFuncs.begin(), HashedFuncs.end(),
1501       [](const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &a,
1502          const std::pair<FunctionComparator::FunctionHash, Function *> &b) {
1503         return a.first < b.first;
1504       });
1505
1506   auto S = HashedFuncs.begin();
1507   for (auto I = HashedFuncs.begin(), IE = HashedFuncs.end(); I != IE; ++I) {
1508     // If the hash value matches the previous value or the next one, we must
1509     // consider merging it. Otherwise it is dropped and never considered again.
1510     if ((I != S && std::prev(I)->first == I->first) ||
1511         (std::next(I) != IE && std::next(I)->first == I->first) ) {
1512       Deferred.push_back(WeakVH(I->second));
1513     }
1514   }
1515   
1516   do {
1517     std::vector<WeakVH> Worklist;
1518     Deferred.swap(Worklist);
1519
1520     DEBUG(doSanityCheck(Worklist));
1521
1522     DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
1523     DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
1524
1525     // Insert only strong functions and merge them. Strong function merging
1526     // always deletes one of them.
1527     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1528            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1529       if (!*I) continue;
1530       Function *F = cast<Function>(*I);
1531       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1532           !F->mayBeOverridden()) {
1533         Changed |= insert(F);
1534       }
1535     }
1536
1537     // Insert only weak functions and merge them. By doing these second we
1538     // create thunks to the strong function when possible. When two weak
1539     // functions are identical, we create a new strong function with two weak
1540     // weak thunks to it which are identical but not mergable.
1541     for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
1542            E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
1543       if (!*I) continue;
1544       Function *F = cast<Function>(*I);
1545       if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
1546           F->mayBeOverridden()) {
1547         Changed |= insert(F);
1548       }
1549     }
1550     DEBUG(dbgs() << "size of FnTree: " << FnTree.size() << '\n');
1551   } while (!Deferred.empty());
1552
1553   FnTree.clear();
1554   GlobalNumbers.clear();
1555
1556   return Changed;
1557 }
1558
1559 // Replace direct callers of Old with New.
1560 void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
1561   Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
1562   for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
1563     Use *U = &*UI;
1564     ++UI;
1565     CallSite CS(U->getUser());
1566     if (CS && CS.isCallee(U)) {
1567       // Transfer the called function's attributes to the call site. Due to the
1568       // bitcast we will 'lose' ABI changing attributes because the 'called
1569       // function' is no longer a Function* but the bitcast. Code that looks up
1570       // the attributes from the called function will fail.
1571
1572       // FIXME: This is not actually true, at least not anymore. The callsite
1573       // will always have the same ABI affecting attributes as the callee,
1574       // because otherwise the original input has UB. Note that Old and New
1575       // always have matching ABI, so no attributes need to be changed.
1576       // Transferring other attributes may help other optimizations, but that
1577       // should be done uniformly and not in this ad-hoc way.
1578       auto &Context = New->getContext();
1579       auto NewFuncAttrs = New->getAttributes();
1580       auto CallSiteAttrs = CS.getAttributes();
1581
1582       CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(
1583           Context, AttributeSet::ReturnIndex, NewFuncAttrs.getRetAttributes());
1584
1585       for (unsigned argIdx = 0; argIdx < CS.arg_size(); argIdx++) {
1586         AttributeSet Attrs = NewFuncAttrs.getParamAttributes(argIdx);
1587         if (Attrs.getNumSlots())
1588           CallSiteAttrs = CallSiteAttrs.addAttributes(Context, argIdx, Attrs);
1589       }
1590
1591       CS.setAttributes(CallSiteAttrs);
1592
1593       remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
1594       U->set(BitcastNew);
1595     }
1596   }
1597 }
1598
1599 // Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
1600 void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
1601   if (HasGlobalAliases && G->hasUnnamedAddr()) {
1602     if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
1603         G->hasWeakLinkage()) {
1604       writeAlias(F, G);
1605       return;
1606     }
1607   }
1608
1609   writeThunk(F, G);
1610 }
1611
1612 // Helper for writeThunk,
1613 // Selects proper bitcast operation,
1614 // but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
1615 static Value *createCast(IRBuilder<false> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
1616   Type *SrcTy = V->getType();
1617   if (SrcTy->isStructTy()) {
1618     assert(DestTy->isStructTy());
1619     assert(SrcTy->getStructNumElements() == DestTy->getStructNumElements());
1620     Value *Result = UndefValue::get(DestTy);
1621     for (unsigned int I = 0, E = SrcTy->getStructNumElements(); I < E; ++I) {
1622       Value *Element = createCast(
1623           Builder, Builder.CreateExtractValue(V, makeArrayRef(I)),
1624           DestTy->getStructElementType(I));
1625
1626       Result =
1627           Builder.CreateInsertValue(Result, Element, makeArrayRef(I));
1628     }
1629     return Result;
1630   }
1631   assert(!DestTy->isStructTy());
1632   if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
1633     return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
1634   else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
1635     return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
1636   else
1637     return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
1638 }
1639
1640 // Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
1641 // of G with bitcast(F). Deletes G.
1642 void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
1643   if (!G->mayBeOverridden()) {
1644     // Redirect direct callers of G to F.
1645     replaceDirectCallers(G, F);
1646   }
1647
1648   // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
1649   // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
1650   if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
1651     G->eraseFromParent();
1652     return;
1653   }
1654
1655   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
1656                                     G->getParent());
1657   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
1658   IRBuilder<false> Builder(BB);
1659
1660   SmallVector<Value *, 16> Args;
1661   unsigned i = 0;
1662   FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
1663   for (Argument & AI : NewG->args()) {
1664     Args.push_back(createCast(Builder, &AI, FFTy->getParamType(i)));
1665     ++i;
1666   }
1667
1668   CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
1669   CI->setTailCall();
1670   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1671   CI->setAttributes(F->getAttributes());
1672   if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
1673     Builder.CreateRetVoid();
1674   } else {
1675     Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
1676   }
1677
1678   NewG->copyAttributesFrom(G);
1679   NewG->takeName(G);
1680   removeUsers(G);
1681   G->replaceAllUsesWith(NewG);
1682   G->eraseFromParent();
1683
1684   DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
1685   ++NumThunksWritten;
1686 }
1687
1688 // Replace G with an alias to F and delete G.
1689 void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
1690   auto *GA = GlobalAlias::create(G->getLinkage(), "", F);
1691   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
1692   GA->takeName(G);
1693   GA->setVisibility(G->getVisibility());
1694   removeUsers(G);
1695   G->replaceAllUsesWith(GA);
1696   G->eraseFromParent();
1697
1698   DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
1699   ++NumAliasesWritten;
1700 }
1701
1702 // Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
1703 void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
1704   if (F->mayBeOverridden()) {
1705     assert(G->mayBeOverridden());
1706
1707     // Make them both thunks to the same internal function.
1708     Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
1709                                    F->getParent());
1710     H->copyAttributesFrom(F);
1711     H->takeName(F);
1712     removeUsers(F);
1713     F->replaceAllUsesWith(H);
1714
1715     unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
1716
1717     if (HasGlobalAliases) {
1718       writeAlias(F, G);
1719       writeAlias(F, H);
1720     } else {
1721       writeThunk(F, G);
1722       writeThunk(F, H);
1723     }
1724
1725     F->setAlignment(MaxAlignment);
1726     F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
1727     ++NumDoubleWeak;
1728   } else {
1729     writeThunkOrAlias(F, G);
1730   }
1731
1732   ++NumFunctionsMerged;
1733 }
1734
1735 /// Replace function F by function G.
1736 void MergeFunctions::replaceFunctionInTree(const FunctionNode &FN,
1737                                            Function *G) {
1738   Function *F = FN.getFunc();
1739   assert(FunctionComparator(F, G, &GlobalNumbers).compare() == 0 &&
1740          "The two functions must be equal");
1741   
1742   auto I = FNodesInTree.find(F);
1743   assert(I != FNodesInTree.end() && "F should be in FNodesInTree");
1744   assert(FNodesInTree.count(G) == 0 && "FNodesInTree should not contain G");
1745   
1746   FnTreeType::iterator IterToFNInFnTree = I->second;
1747   assert(&(*IterToFNInFnTree) == &FN && "F should map to FN in FNodesInTree.");
1748   // Remove F -> FN and insert G -> FN
1749   FNodesInTree.erase(I);
1750   FNodesInTree.insert({G, IterToFNInFnTree});
1751   // Replace F with G in FN, which is stored inside the FnTree.
1752   FN.replaceBy(G);
1753 }
1754
1755 // Insert a ComparableFunction into the FnTree, or merge it away if equal to one
1756 // that was already inserted.
1757 bool MergeFunctions::insert(Function *NewFunction) {
1758   std::pair<FnTreeType::iterator, bool> Result =
1759       FnTree.insert(FunctionNode(NewFunction));
1760
1761   if (Result.second) {
1762     assert(FNodesInTree.count(NewFunction) == 0);
1763     FNodesInTree.insert({NewFunction, Result.first});
1764     DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewFunction->getName() << '\n');
1765     return false;
1766   }
1767
1768   const FunctionNode &OldF = *Result.first;
1769
1770   // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
1771   // larger.
1772   // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
1773   // alias.
1774   if (NewFunction->size() == 1) {
1775     if (NewFunction->front().size() <= 2) {
1776       DEBUG(dbgs() << NewFunction->getName()
1777                    << " is to small to bother merging\n");
1778       return false;
1779     }
1780   }
1781
1782   // Impose a total order (by name) on the replacement of functions. This is
1783   // important when operating on more than one module independently to prevent
1784   // cycles of thunks calling each other when the modules are linked together.
1785   //
1786   // When one function is weak and the other is strong there is an order imposed
1787   // already. We process strong functions before weak functions.
1788   if ((OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && NewFunction->mayBeOverridden()) ||
1789       (!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() && !NewFunction->mayBeOverridden()))
1790     if (OldF.getFunc()->getName() > NewFunction->getName()) {
1791       // Swap the two functions.
1792       Function *F = OldF.getFunc();
1793       replaceFunctionInTree(*Result.first, NewFunction);
1794       NewFunction = F;
1795       assert(OldF.getFunc() != F && "Must have swapped the functions.");
1796     }
1797
1798   // Never thunk a strong function to a weak function.
1799   assert(!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() || NewFunction->mayBeOverridden());
1800
1801   DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName()
1802                << " == " << NewFunction->getName() << '\n');
1803
1804   Function *DeleteF = NewFunction;
1805   mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
1806   return true;
1807 }
1808
1809 // Remove a function from FnTree. If it was already in FnTree, add
1810 // it to Deferred so that we'll look at it in the next round.
1811 void MergeFunctions::remove(Function *F) {
1812   auto I = FNodesInTree.find(F);
1813   if (I != FNodesInTree.end()) {
1814     DEBUG(dbgs() << "Deferred " << F->getName()<< ".\n");
1815     FnTree.erase(I->second);
1816     // I->second has been invalidated, remove it from the FNodesInTree map to
1817     // preserve the invariant.
1818     FNodesInTree.erase(I);
1819     Deferred.emplace_back(F);
1820   }
1821 }
1822
1823 // For each instruction used by the value, remove() the function that contains
1824 // the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
1825 void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
1826   std::vector<Value *> Worklist;
1827   Worklist.push_back(V);
1828   SmallSet<Value*, 8> Visited;
1829   Visited.insert(V);
1830   while (!Worklist.empty()) {
1831     Value *V = Worklist.back();
1832     Worklist.pop_back();
1833
1834     for (User *U : V->users()) {
1835       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
1836         remove(I->getParent()->getParent());
1837       } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
1838         // do nothing
1839       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
1840         for (User *UU : C->users()) {
1841           if (!Visited.insert(UU).second)
1842             Worklist.push_back(UU);
1843         }
1844       }
1845     }
1846   }
1847 }