Remove attribution from file headers, per discussion on llvmdev.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / InlineFunction.cpp
1 //===- InlineFunction.cpp - Code to perform function inlining -------------===//
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 inlining of a function into a call site, resolving
11 // parameters and the return value as appropriate.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/Module.h"
19 #include "llvm/Instructions.h"
20 #include "llvm/Intrinsics.h"
21 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
23 #include "llvm/Support/CallSite.h"
24 using namespace llvm;
25
26 bool llvm::InlineFunction(CallInst *CI, CallGraph *CG, const TargetData *TD) {
27   return InlineFunction(CallSite(CI), CG, TD);
28 }
29 bool llvm::InlineFunction(InvokeInst *II, CallGraph *CG, const TargetData *TD) {
30   return InlineFunction(CallSite(II), CG, TD);
31 }
32
33 /// HandleInlinedInvoke - If we inlined an invoke site, we need to convert calls
34 /// in the body of the inlined function into invokes and turn unwind
35 /// instructions into branches to the invoke unwind dest.
36 ///
37 /// II is the invoke instruction begin inlined.  FirstNewBlock is the first
38 /// block of the inlined code (the last block is the end of the function),
39 /// and InlineCodeInfo is information about the code that got inlined.
40 static void HandleInlinedInvoke(InvokeInst *II, BasicBlock *FirstNewBlock,
41                                 ClonedCodeInfo &InlinedCodeInfo) {
42   BasicBlock *InvokeDest = II->getUnwindDest();
43   std::vector<Value*> InvokeDestPHIValues;
44
45   // If there are PHI nodes in the unwind destination block, we need to
46   // keep track of which values came into them from this invoke, then remove
47   // the entry for this block.
48   BasicBlock *InvokeBlock = II->getParent();
49   for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
50     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
51     // Save the value to use for this edge.
52     InvokeDestPHIValues.push_back(PN->getIncomingValueForBlock(InvokeBlock));
53   }
54
55   Function *Caller = FirstNewBlock->getParent();
56   
57   // The inlined code is currently at the end of the function, scan from the
58   // start of the inlined code to its end, checking for stuff we need to
59   // rewrite.
60   if (InlinedCodeInfo.ContainsCalls || InlinedCodeInfo.ContainsUnwinds) {
61     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
62          BB != E; ++BB) {
63       if (InlinedCodeInfo.ContainsCalls) {
64         for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ){
65           Instruction *I = BBI++;
66           
67           // We only need to check for function calls: inlined invoke
68           // instructions require no special handling.
69           if (!isa<CallInst>(I)) continue;
70           CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
71
72           // If this call cannot unwind, don't convert it to an invoke.
73           if (CI->doesNotThrow())
74             continue;
75
76           // Convert this function call into an invoke instruction.
77           // First, split the basic block.
78           BasicBlock *Split = BB->splitBasicBlock(CI, CI->getName()+".noexc");
79           
80           // Next, create the new invoke instruction, inserting it at the end
81           // of the old basic block.
82           SmallVector<Value*, 8> InvokeArgs(CI->op_begin()+1, CI->op_end());
83           InvokeInst *II =
84             new InvokeInst(CI->getCalledValue(), Split, InvokeDest,
85                            InvokeArgs.begin(), InvokeArgs.end(),
86                            CI->getName(), BB->getTerminator());
87           II->setCallingConv(CI->getCallingConv());
88           II->setParamAttrs(CI->getParamAttrs());
89           
90           // Make sure that anything using the call now uses the invoke!
91           CI->replaceAllUsesWith(II);
92           
93           // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
94           BB->getInstList().pop_back();
95           Split->getInstList().pop_front();  // Delete the original call
96           
97           // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
98           // there is now a new entry in them.
99           unsigned i = 0;
100           for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
101                isa<PHINode>(I); ++I, ++i) {
102             PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
103             PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
104           }
105             
106           // This basic block is now complete, start scanning the next one.
107           break;
108         }
109       }
110       
111       if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
112         // An UnwindInst requires special handling when it gets inlined into an
113         // invoke site.  Once this happens, we know that the unwind would cause
114         // a control transfer to the invoke exception destination, so we can
115         // transform it into a direct branch to the exception destination.
116         new BranchInst(InvokeDest, UI);
117         
118         // Delete the unwind instruction!
119         UI->getParent()->getInstList().pop_back();
120         
121         // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
122         // there is now a new entry in them.
123         unsigned i = 0;
124         for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
125              isa<PHINode>(I); ++I, ++i) {
126           PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
127           PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
128         }
129       }
130     }
131   }
132
133   // Now that everything is happy, we have one final detail.  The PHI nodes in
134   // the exception destination block still have entries due to the original
135   // invoke instruction.  Eliminate these entries (which might even delete the
136   // PHI node) now.
137   InvokeDest->removePredecessor(II->getParent());
138 }
139
140 /// UpdateCallGraphAfterInlining - Once we have cloned code over from a callee
141 /// into the caller, update the specified callgraph to reflect the changes we
142 /// made.  Note that it's possible that not all code was copied over, so only
143 /// some edges of the callgraph will be remain.
144 static void UpdateCallGraphAfterInlining(const Function *Caller,
145                                          const Function *Callee,
146                                          Function::iterator FirstNewBlock,
147                                        DenseMap<const Value*, Value*> &ValueMap,
148                                          CallGraph &CG) {
149   // Update the call graph by deleting the edge from Callee to Caller
150   CallGraphNode *CalleeNode = CG[Callee];
151   CallGraphNode *CallerNode = CG[Caller];
152   CallerNode->removeCallEdgeTo(CalleeNode);
153   
154   // Since we inlined some uninlined call sites in the callee into the caller,
155   // add edges from the caller to all of the callees of the callee.
156   for (CallGraphNode::iterator I = CalleeNode->begin(),
157        E = CalleeNode->end(); I != E; ++I) {
158     const Instruction *OrigCall = I->first.getInstruction();
159     
160     DenseMap<const Value*, Value*>::iterator VMI = ValueMap.find(OrigCall);
161     // Only copy the edge if the call was inlined!
162     if (VMI != ValueMap.end() && VMI->second) {
163       // If the call was inlined, but then constant folded, there is no edge to
164       // add.  Check for this case.
165       if (Instruction *NewCall = dyn_cast<Instruction>(VMI->second))
166         CallerNode->addCalledFunction(CallSite::get(NewCall), I->second);
167     }
168   }
169 }
170
171
172 // InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
173 // block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline this
174 // call.  The program is still in a well defined state if this occurs though.
175 //
176 // Note that this only does one level of inlining.  For example, if the
177 // instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now
178 // exists in the instruction stream.  Similiarly this will inline a recursive
179 // function by one level.
180 //
181 bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, CallGraph *CG, const TargetData *TD) {
182   Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
183   assert(TheCall->getParent() && TheCall->getParent()->getParent() &&
184          "Instruction not in function!");
185
186   const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
187   if (CalledFunc == 0 ||          // Can't inline external function or indirect
188       CalledFunc->isDeclaration() || // call, or call to a vararg function!
189       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
190
191
192   // If the call to the callee is a non-tail call, we must clear the 'tail'
193   // flags on any calls that we inline.
194   bool MustClearTailCallFlags =
195     isa<CallInst>(TheCall) && !cast<CallInst>(TheCall)->isTailCall();
196
197   // If the call to the callee cannot throw, set the 'nounwind' flag on any
198   // calls that we inline.
199   bool MarkNoUnwind = CS.doesNotThrow();
200
201   BasicBlock *OrigBB = TheCall->getParent();
202   Function *Caller = OrigBB->getParent();
203
204   
205   // GC poses two hazards to inlining, which only occur when the callee has GC:
206   //  1. If the caller has no GC, then the callee's GC must be propagated to the
207   //     caller.
208   //  2. If the caller has a differing GC, it is invalid to inline.
209   if (CalledFunc->hasCollector()) {
210     if (!Caller->hasCollector())
211       Caller->setCollector(CalledFunc->getCollector());
212     else if (CalledFunc->getCollector() != Caller->getCollector())
213       return false;
214   }
215   
216   
217   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
218   // the new function inlined after it.
219   //
220   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
221
222   // Make sure to capture all of the return instructions from the cloned
223   // function.
224   std::vector<ReturnInst*> Returns;
225   ClonedCodeInfo InlinedFunctionInfo;
226   Function::iterator FirstNewBlock;
227
228   { // Scope to destroy ValueMap after cloning.
229     DenseMap<const Value*, Value*> ValueMap;
230
231     // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner, which
232     // matches up the formal to the actual argument values.
233     assert(std::distance(CalledFunc->arg_begin(), CalledFunc->arg_end()) ==
234            std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
235            "No varargs calls can be inlined!");
236     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
237     for (Function::const_arg_iterator I = CalledFunc->arg_begin(),
238            E = CalledFunc->arg_end(); I != E; ++I, ++AI)
239       ValueMap[I] = *AI;
240
241     // We want the inliner to prune the code as it copies.  We would LOVE to
242     // have no dead or constant instructions leftover after inlining occurs
243     // (which can happen, e.g., because an argument was constant), but we'll be
244     // happy with whatever the cloner can do.
245     CloneAndPruneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i",
246                               &InlinedFunctionInfo, TD);
247     
248     // Remember the first block that is newly cloned over.
249     FirstNewBlock = LastBlock; ++FirstNewBlock;
250     
251     // Update the callgraph if requested.
252     if (CG)
253       UpdateCallGraphAfterInlining(Caller, CalledFunc, FirstNewBlock, ValueMap,
254                                    *CG);
255   }
256  
257   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
258   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
259   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
260   // instructions at the end of the current alloca list.
261   //
262   {
263     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
264     for (BasicBlock::iterator I = FirstNewBlock->begin(),
265            E = FirstNewBlock->end(); I != E; )
266       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I++)) {
267         // If the alloca is now dead, remove it.  This often occurs due to code
268         // specialization.
269         if (AI->use_empty()) {
270           AI->eraseFromParent();
271           continue;
272         }
273         
274         if (isa<Constant>(AI->getArraySize())) {
275           // Scan for the block of allocas that we can move over, and move them
276           // all at once.
277           while (isa<AllocaInst>(I) &&
278                  isa<Constant>(cast<AllocaInst>(I)->getArraySize()))
279             ++I;
280
281           // Transfer all of the allocas over in a block.  Using splice means
282           // that the instructions aren't removed from the symbol table, then
283           // reinserted.
284           Caller->getEntryBlock().getInstList().splice(
285               InsertPoint,
286               FirstNewBlock->getInstList(),
287               AI, I);
288         }
289       }
290   }
291
292   // If the inlined code contained dynamic alloca instructions, wrap the inlined
293   // code with llvm.stacksave/llvm.stackrestore intrinsics.
294   if (InlinedFunctionInfo.ContainsDynamicAllocas) {
295     Module *M = Caller->getParent();
296     const Type *BytePtr = PointerType::getUnqual(Type::Int8Ty);
297     // Get the two intrinsics we care about.
298     Constant *StackSave, *StackRestore;
299     StackSave    = M->getOrInsertFunction("llvm.stacksave", BytePtr, NULL);
300     StackRestore = M->getOrInsertFunction("llvm.stackrestore", Type::VoidTy,
301                                           BytePtr, NULL);
302
303     // If we are preserving the callgraph, add edges to the stacksave/restore
304     // functions for the calls we insert.
305     CallGraphNode *StackSaveCGN = 0, *StackRestoreCGN = 0, *CallerNode = 0;
306     if (CG) {
307       // We know that StackSave/StackRestore are Function*'s, because they are
308       // intrinsics which must have the right types.
309       StackSaveCGN    = CG->getOrInsertFunction(cast<Function>(StackSave));
310       StackRestoreCGN = CG->getOrInsertFunction(cast<Function>(StackRestore));
311       CallerNode = (*CG)[Caller];
312     }
313       
314     // Insert the llvm.stacksave.
315     CallInst *SavedPtr = new CallInst(StackSave, "savedstack", 
316                                       FirstNewBlock->begin());
317     if (CG) CallerNode->addCalledFunction(SavedPtr, StackSaveCGN);
318       
319     // Insert a call to llvm.stackrestore before any return instructions in the
320     // inlined function.
321     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
322       CallInst *CI = new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", Returns[i]);
323       if (CG) CallerNode->addCalledFunction(CI, StackRestoreCGN);
324     }
325
326     // Count the number of StackRestore calls we insert.
327     unsigned NumStackRestores = Returns.size();
328     
329     // If we are inlining an invoke instruction, insert restores before each
330     // unwind.  These unwinds will be rewritten into branches later.
331     if (InlinedFunctionInfo.ContainsUnwinds && isa<InvokeInst>(TheCall)) {
332       for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
333            BB != E; ++BB)
334         if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
335           new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", UI);
336           ++NumStackRestores;
337         }
338     }
339   }
340
341   // If we are inlining tail call instruction through a call site that isn't 
342   // marked 'tail', we must remove the tail marker for any calls in the inlined
343   // code.  Also, calls inlined through a 'nounwind' call site should be marked
344   // 'nounwind'.
345   if (InlinedFunctionInfo.ContainsCalls &&
346       (MustClearTailCallFlags || MarkNoUnwind)) {
347     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
348          BB != E; ++BB)
349       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
350         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
351           if (MustClearTailCallFlags)
352             CI->setTailCall(false);
353           if (MarkNoUnwind)
354             CI->setDoesNotThrow();
355         }
356   }
357
358   // If we are inlining through a 'nounwind' call site then any inlined 'unwind'
359   // instructions are unreachable.
360   if (InlinedFunctionInfo.ContainsUnwinds && MarkNoUnwind)
361     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
362          BB != E; ++BB) {
363       TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
364       if (isa<UnwindInst>(Term)) {
365         new UnreachableInst(Term);
366         BB->getInstList().erase(Term);
367       }
368     }
369
370   // If we are inlining for an invoke instruction, we must make sure to rewrite
371   // any inlined 'unwind' instructions into branches to the invoke exception
372   // destination, and call instructions into invoke instructions.
373   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
374     HandleInlinedInvoke(II, FirstNewBlock, InlinedFunctionInfo);
375
376   // If we cloned in _exactly one_ basic block, and if that block ends in a
377   // return instruction, we splice the body of the inlined callee directly into
378   // the calling basic block.
379   if (Returns.size() == 1 && std::distance(FirstNewBlock, Caller->end()) == 1) {
380     // Move all of the instructions right before the call.
381     OrigBB->getInstList().splice(TheCall, FirstNewBlock->getInstList(),
382                                  FirstNewBlock->begin(), FirstNewBlock->end());
383     // Remove the cloned basic block.
384     Caller->getBasicBlockList().pop_back();
385
386     // If the call site was an invoke instruction, add a branch to the normal
387     // destination.
388     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
389       new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
390
391     // If the return instruction returned a value, replace uses of the call with
392     // uses of the returned value.
393     if (!TheCall->use_empty())
394       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
395
396     // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
397     TheCall->getParent()->getInstList().erase(TheCall);
398
399     // Since we are now done with the return instruction, delete it also.
400     Returns[0]->getParent()->getInstList().erase(Returns[0]);
401
402     // We are now done with the inlining.
403     return true;
404   }
405
406   // Otherwise, we have the normal case, of more than one block to inline or
407   // multiple return sites.
408
409   // We want to clone the entire callee function into the hole between the
410   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
411   // this is an invoke instruction or a call instruction.
412   BasicBlock *AfterCallBB;
413   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
414
415     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
416     BranchInst *NewBr = new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
417
418     // Split the basic block.  This guarantees that no PHI nodes will have to be
419     // updated due to new incoming edges, and make the invoke case more
420     // symmetric to the call case.
421     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(NewBr,
422                                           CalledFunc->getName()+".exit");
423
424   } else {  // It's a call
425     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that
426     // the call lives in.
427     //
428     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
429                                           CalledFunc->getName()+".exit");
430   }
431
432   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
433   // basic block of the inlined function.
434   //
435   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
436   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br &&
437          "splitBasicBlock broken!");
438   Br->setOperand(0, FirstNewBlock);
439
440
441   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
442   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
443   // into the space made by splitting the source basic block.
444   //
445   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(),
446                                      FirstNewBlock, Caller->end());
447
448   // Handle all of the return instructions that we just cloned in, and eliminate
449   // any users of the original call/invoke instruction.
450   if (Returns.size() > 1) {
451     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all
452     // possible incoming values.
453     //
454     PHINode *PHI = 0;
455     if (!TheCall->use_empty()) {
456       PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(),
457                         TheCall->getName(), AfterCallBB->begin());
458
459       // Anything that used the result of the function call should now use the
460       // PHI node as their operand.
461       //
462       TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
463     }
464
465     // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
466     // branches to the merge point now, and adding entries to the PHI node as
467     // appropriate.
468     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
469       ReturnInst *RI = Returns[i];
470
471       if (PHI) {
472         assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
473         assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() &&
474                "Ret value not consistent in function!");
475         PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), RI->getParent());
476       }
477
478       // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
479       new BranchInst(AfterCallBB, RI);
480
481       // Delete the return instruction now
482       RI->getParent()->getInstList().erase(RI);
483     }
484
485   } else if (!Returns.empty()) {
486     // Otherwise, if there is exactly one return value, just replace anything
487     // using the return value of the call with the computed value.
488     if (!TheCall->use_empty())
489       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
490
491     // Splice the code from the return block into the block that it will return
492     // to, which contains the code that was after the call.
493     BasicBlock *ReturnBB = Returns[0]->getParent();
494     AfterCallBB->getInstList().splice(AfterCallBB->begin(),
495                                       ReturnBB->getInstList());
496
497     // Update PHI nodes that use the ReturnBB to use the AfterCallBB.
498     ReturnBB->replaceAllUsesWith(AfterCallBB);
499
500     // Delete the return instruction now and empty ReturnBB now.
501     Returns[0]->eraseFromParent();
502     ReturnBB->eraseFromParent();
503   } else if (!TheCall->use_empty()) {
504     // No returns, but something is using the return value of the call.  Just
505     // nuke the result.
506     TheCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TheCall->getType()));
507   }
508
509   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
510   TheCall->eraseFromParent();
511
512   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
513   // single predecessor of the block...
514   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");
515   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
516
517   // Splice the code entry block into calling block, right before the
518   // unconditional branch.
519   OrigBB->getInstList().splice(Br, CalleeEntry->getInstList());
520   CalleeEntry->replaceAllUsesWith(OrigBB);  // Update PHI nodes
521
522   // Remove the unconditional branch.
523   OrigBB->getInstList().erase(Br);
524
525   // Now we can remove the CalleeEntry block, which is now empty.
526   Caller->getBasicBlockList().erase(CalleeEntry);
527   
528   return true;
529 }