lib/Transforms/IPO/PruneEH.cpp

   1 //===- PruneEH.cpp - Pass which deletes unused exception handlers ---------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements a simple interprocedural pass which walks the
  11 // call-graph, turning invoke instructions into calls, iff the callee cannot
  12 // throw an exception, and marking functions 'nounwind' if they cannot throw.
  13 // It implements this as a bottom-up traversal of the call-graph.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  21 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  22 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
  23 #include "llvm/Analysis/CallGraphSCCPass.h"
  24 #include "llvm/Analysis/LibCallSemantics.h"
  25 #include "llvm/IR/CFG.h"
  26 #include "llvm/IR/Constants.h"
  27 #include "llvm/IR/Function.h"
  28 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
  29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  31 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  32 #include <algorithm>
  33 using namespace llvm;
  34
  35 #define DEBUG_TYPE "prune-eh"
  36
  37 STATISTIC(NumRemoved, "Number of invokes removed");
  38 STATISTIC(NumUnreach, "Number of noreturn calls optimized");
  39
  40 namespace {
  41   struct PruneEH : public CallGraphSCCPass {
  42     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  43     PruneEH() : CallGraphSCCPass(ID) {
  44       initializePruneEHPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  45     }
  46
  47     // runOnSCC - Analyze the SCC, performing the transformation if possible.
  48     bool runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) override;
  49
  50     bool SimplifyFunction(Function *F);
  51     void DeleteBasicBlock(BasicBlock *BB);
  52   };
  53 }
  54
  55 char PruneEH::ID = 0;
  56 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PruneEH, "prune-eh",
  57                 "Remove unused exception handling info", false, false)
  58 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(CallGraphWrapperPass)
  59 INITIALIZE_PASS_END(PruneEH, "prune-eh",
  60                 "Remove unused exception handling info", false, false)
  61
  62 Pass *llvm::createPruneEHPass() { return new PruneEH(); }
  63
  64
  65 bool PruneEH::runOnSCC(CallGraphSCC &SCC) {
  66   SmallPtrSet<CallGraphNode *, 8> SCCNodes;
  67   CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraphWrapperPass>().getCallGraph();
  68   bool MadeChange = false;
  69
  70   // Fill SCCNodes with the elements of the SCC.  Used for quickly
  71   // looking up whether a given CallGraphNode is in this SCC.
  72   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I)
  73     SCCNodes.insert(*I);
  74
  75   // First pass, scan all of the functions in the SCC, simplifying them
  76   // according to what we know.
  77   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I)
  78     if (Function *F = (*I)->getFunction())
  79       MadeChange |= SimplifyFunction(F);
  80
  81   // Next, check to see if any callees might throw or if there are any external
  82   // functions in this SCC: if so, we cannot prune any functions in this SCC.
  83   // Definitions that are weak and not declared non-throwing might be
  84   // overridden at linktime with something that throws, so assume that.
  85   // If this SCC includes the unwind instruction, we KNOW it throws, so
  86   // obviously the SCC might throw.
  87   //
  88   bool SCCMightUnwind = false, SCCMightReturn = false;
  89   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end();
  90        (!SCCMightUnwind || !SCCMightReturn) && I != E; ++I) {
  91     Function *F = (*I)->getFunction();
  92     if (!F) {
  93       SCCMightUnwind = true;
  94       SCCMightReturn = true;
  95     } else if (F->isDeclaration() || F->mayBeOverridden()) {
  96       SCCMightUnwind |= !F->doesNotThrow();
  97       SCCMightReturn |= !F->doesNotReturn();
  98     } else {
  99       bool CheckUnwind = !SCCMightUnwind && !F->doesNotThrow();
 100       bool CheckReturn = !SCCMightReturn && !F->doesNotReturn();
 101       // Determine if we should scan for InlineAsm in a naked function as it
 102       // is the only way to return without a ReturnInst.  Only do this for
 103       // no-inline functions as functions which may be inlined cannot
 104       // meaningfully return via assembly.
 105       bool CheckReturnViaAsm = CheckReturn &&
 106                                F->hasFnAttribute(Attribute::Naked) &&
 107                                F->hasFnAttribute(Attribute::NoInline);
 108
 109       if (!CheckUnwind && !CheckReturn)
 110         continue;
 111
 112       for (const BasicBlock &BB : *F) {
 113         const TerminatorInst *TI = BB.getTerminator();
 114         if (CheckUnwind && TI->mayThrow()) {
 115           SCCMightUnwind = true;
 116         } else if (CheckReturn && isa<ReturnInst>(TI)) {
 117           SCCMightReturn = true;
 118         }
 119
 120         for (const Instruction &I : BB) {
 121           if ((!CheckUnwind || SCCMightUnwind) &&
 122               (!CheckReturnViaAsm || SCCMightReturn))
 123             break;
 124
 125           // Check to see if this function performs an unwind or calls an
 126           // unwinding function.
 127           if (CheckUnwind && !SCCMightUnwind && I.mayThrow()) {
 128             bool InstMightUnwind = true;
 129             if (const auto *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
 130               if (Function *Callee = CI->getCalledFunction()) {
 131                 CallGraphNode *CalleeNode = CG[Callee];
 132                 // If the callee is outside our current SCC then we may throw
 133                 // because it might.  If it is inside, do nothing.
 134                 if (SCCNodes.count(CalleeNode) > 0)
 135                   InstMightUnwind = false;
 136               }
 137             }
 138             SCCMightUnwind |= InstMightUnwind;
 139           }
 140           if (CheckReturnViaAsm && !SCCMightReturn)
 141             if (auto ICS = ImmutableCallSite(&I))
 142               if (const auto *IA = dyn_cast<InlineAsm>(ICS.getCalledValue()))
 143                 if (IA->hasSideEffects())
 144                   SCCMightReturn = true;
 145         }
 146
 147         if (SCCMightUnwind && SCCMightReturn)
 148           break;
 149       }
 150     }
 151   }
 152
 153   // If the SCC doesn't unwind or doesn't throw, note this fact.
 154   if (!SCCMightUnwind || !SCCMightReturn)
 155     for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
 156       AttrBuilder NewAttributes;
 157
 158       if (!SCCMightUnwind)
 159         NewAttributes.addAttribute(Attribute::NoUnwind);
 160       if (!SCCMightReturn)
 161         NewAttributes.addAttribute(Attribute::NoReturn);
 162
 163       Function *F = (*I)->getFunction();
 164       const AttributeSet &PAL = F->getAttributes().getFnAttributes();
 165       const AttributeSet &NPAL = AttributeSet::get(
 166           F->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex, NewAttributes);
 167
 168       if (PAL != NPAL) {
 169         MadeChange = true;
 170         F->addAttributes(AttributeSet::FunctionIndex, NPAL);
 171       }
 172     }
 173
 174   for (CallGraphSCC::iterator I = SCC.begin(), E = SCC.end(); I != E; ++I) {
 175     // Convert any invoke instructions to non-throwing functions in this node
 176     // into call instructions with a branch.  This makes the exception blocks
 177     // dead.
 178     if (Function *F = (*I)->getFunction())
 179       MadeChange |= SimplifyFunction(F);
 180   }
 181
 182   return MadeChange;
 183 }
 184
 185
 186 // SimplifyFunction - Given information about callees, simplify the specified
 187 // function if we have invokes to non-unwinding functions or code after calls to
 188 // no-return functions.
 189 bool PruneEH::SimplifyFunction(Function *F) {
 190   bool MadeChange = false;
 191   for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 192     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator()))
 193       if (II->doesNotThrow() && canSimplifyInvokeNoUnwind(F)) {
 194         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
 195         // Insert a call instruction before the invoke.
 196         CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
 197         Call->takeName(II);
 198         Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
 199         Call->setAttributes(II->getAttributes());
 200         Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
 201
 202         // Anything that used the value produced by the invoke instruction
 203         // now uses the value produced by the call instruction.  Note that we
 204         // do this even for void functions and calls with no uses so that the
 205         // callgraph edge is updated.
 206         II->replaceAllUsesWith(Call);
 207         BasicBlock *UnwindBlock = II->getUnwindDest();
 208         UnwindBlock->removePredecessor(II->getParent());
 209
 210         // Insert a branch to the normal destination right before the
 211         // invoke.
 212         BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
 213
 214         // Finally, delete the invoke instruction!
 215         BB->getInstList().pop_back();
 216
 217         // If the unwind block is now dead, nuke it.
 218         if (pred_empty(UnwindBlock))
 219           DeleteBasicBlock(UnwindBlock);  // Delete the new BB.
 220
 221         ++NumRemoved;
 222         MadeChange = true;
 223       }
 224
 225     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; )
 226       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I++))
 227         if (CI->doesNotReturn() && !isa<UnreachableInst>(I)) {
 228           // This call calls a function that cannot return.  Insert an
 229           // unreachable instruction after it and simplify the code.  Do this
 230           // by splitting the BB, adding the unreachable, then deleting the
 231           // new BB.
 232           BasicBlock *New = BB->splitBasicBlock(I);
 233
 234           // Remove the uncond branch and add an unreachable.
 235           BB->getInstList().pop_back();
 236           new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
 237
 238           DeleteBasicBlock(New);  // Delete the new BB.
 239           MadeChange = true;
 240           ++NumUnreach;
 241           break;
 242         }
 243   }
 244
 245   return MadeChange;
 246 }
 247
 248 /// DeleteBasicBlock - remove the specified basic block from the program,
 249 /// updating the callgraph to reflect any now-obsolete edges due to calls that
 250 /// exist in the BB.
 251 void PruneEH::DeleteBasicBlock(BasicBlock *BB) {
 252   assert(pred_empty(BB) && "BB is not dead!");
 253   CallGraph &CG = getAnalysis<CallGraphWrapperPass>().getCallGraph();
 254
 255   CallGraphNode *CGN = CG[BB->getParent()];
 256   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; ) {
 257     --I;
 258     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 259       if (!isa<IntrinsicInst>(I))
 260         CGN->removeCallEdgeFor(CI);
 261     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 262       CGN->removeCallEdgeFor(II);
 263     if (!I->use_empty())
 264       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
 265   }
 266
 267   // Get the list of successors of this block.
 268   std::vector<BasicBlock*> Succs(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 269
 270   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
 271     Succs[i]->removePredecessor(BB);
 272
 273   BB->eraseFromParent();
 274 }