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[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / InlineFunction.cpp
1 //===- InlineFunction.cpp - Code to perform function inlining -------------===//
2 //
3 // This file implements inlining of a function into a call site, resolving
4 // parameters and the return value as appropriate.
5 //
6 // FIXME: This pass should transform alloca instructions in the called function
7 //        into malloc/free pairs!  Or perhaps it should refuse to inline them!
8 //
9 //===----------------------------------------------------------------------===//
10
11 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
12 #include "llvm/Constant.h"
13 #include "llvm/DerivedTypes.h"
14 #include "llvm/Module.h"
15 #include "llvm/Instructions.h"
16 #include "llvm/Intrinsics.h"
17 #include "llvm/Support/CallSite.h"
18 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
19
20 bool InlineFunction(CallInst *CI) { return InlineFunction(CallSite(CI)); }
21 bool InlineFunction(InvokeInst *II) { return InlineFunction(CallSite(II)); }
22
23 // InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
24 // block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline this
25 // call.  The program is still in a well defined state if this occurs though.
26 //
27 // Note that this only does one level of inlining.  For example, if the 
28 // instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now 
29 // exists in the instruction stream.  Similiarly this will inline a recursive
30 // function by one level.
31 //
32 bool InlineFunction(CallSite CS) {
33   Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
34   assert(TheCall->getParent() && TheCall->getParent()->getParent() &&
35          "Instruction not in function!");
36
37   const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
38   if (CalledFunc == 0 ||          // Can't inline external function or indirect
39       CalledFunc->isExternal() || // call, or call to a vararg function!
40       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
41
42   BasicBlock *OrigBB = TheCall->getParent();
43   Function *Caller = OrigBB->getParent();
44
45   // We want to clone the entire callee function into the whole between the
46   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
47   // this is an invoke instruction or a call instruction.
48
49   BasicBlock *InvokeDest = 0;     // Exception handling destination
50   BasicBlock *AfterCallBB;
51   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
52     AfterCallBB = II->getNormalDest();
53     InvokeDest = II->getExceptionalDest();
54
55     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
56     new BranchInst(AfterCallBB, TheCall);
57
58     // Remove (unlink) the InvokeInst from the function...
59     OrigBB->getInstList().remove(TheCall);
60   } else {  // It's a call
61     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that the
62     // call lives in.
63     //
64     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
65                                           CalledFunc->getName()+".entry");
66     // Remove (unlink) the CallInst from the function...
67     AfterCallBB->getInstList().remove(TheCall);
68   }
69
70   // If we have a return value generated by this call, convert it into a PHI 
71   // node that gets values from each of the old RET instructions in the original
72   // function.
73   //
74   PHINode *PHI = 0;
75   if (!TheCall->use_empty()) {
76     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all 
77     // possible incoming values.
78     //
79     PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(), TheCall->getName(),
80                       AfterCallBB->begin());
81
82     // Anything that used the result of the function call should now use the PHI
83     // node as their operand.
84     //
85     TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
86   }
87
88   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
89   // the new function inlined after it.
90   //
91   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
92
93   // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner...
94   std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
95   assert(std::distance(CalledFunc->abegin(), CalledFunc->aend()) == 
96          std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
97          "No varargs calls can be inlined!");
98
99   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
100   for (Function::const_aiterator I = CalledFunc->abegin(), E=CalledFunc->aend();
101        I != E; ++I, ++AI)
102     ValueMap[I] = *AI;
103
104   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
105   delete TheCall;
106
107   // Make a vector to capture the return instructions in the cloned function...
108   std::vector<ReturnInst*> Returns;
109
110   // Populate the value map with all of the globals in the program.
111   // FIXME: This should be the default for CloneFunctionInto!
112   Module &M = *Caller->getParent();
113   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
114     ValueMap[I] = I;
115   for (Module::giterator I = M.gbegin(), E = M.gend(); I != E; ++I)
116     ValueMap[I] = I;
117
118   // Do all of the hard part of cloning the callee into the caller...
119   CloneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i");
120
121   // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
122   // branches to the merge point now...
123   for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
124     ReturnInst *RI = Returns[i];
125     BasicBlock *BB = RI->getParent();
126
127     // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
128     new BranchInst(AfterCallBB, RI);
129
130     if (PHI) {   // The PHI node should include this value!
131       assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
132       assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() && 
133              "Ret value not consistent in function!");
134       PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), BB);
135     }
136
137     // Delete the return instruction now
138     BB->getInstList().erase(RI);
139   }
140
141   // Check to see if the PHI node only has one argument.  This is a common
142   // case resulting from there only being a single return instruction in the
143   // function call.  Because this is so common, eliminate the PHI node.
144   //
145   if (PHI && PHI->getNumIncomingValues() == 1) {
146     PHI->replaceAllUsesWith(PHI->getIncomingValue(0));
147     PHI->getParent()->getInstList().erase(PHI);
148   }
149
150   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
151   // basic block of the inlined function.
152   //
153   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
154   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br && 
155          "splitBasicBlock broken!");
156   Br->setOperand(0, ++LastBlock);
157
158   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
159   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
160   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
161   // instructions at the end of the current alloca list.
162   //
163   if (isa<AllocaInst>(LastBlock->begin())) {
164     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
165     while (isa<AllocaInst>(InsertPoint)) ++InsertPoint;
166     
167     for (BasicBlock::iterator I = LastBlock->begin(), E = LastBlock->end();
168          I != E; )
169       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
170         ++I;  // Move to the next instruction
171         LastBlock->getInstList().remove(AI);
172         Caller->front().getInstList().insert(InsertPoint, AI);      
173       } else {
174         ++I;
175       }
176   }
177
178   // If we just inlined a call due to an invoke instruction, scan the inlined
179   // function checking for function calls that should now be made into invoke
180   // instructions, and for unwind's which should be turned into branches.
181   if (InvokeDest)
182     for (Function::iterator BB = LastBlock, E = Caller->end(); BB != E; ++BB) {
183       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
184         // We only need to check for function calls: inlined invoke instructions
185         // require no special handling...
186         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
187           // Convert this function call into an invoke instruction...
188
189           // First, split the basic block...
190           BasicBlock *Split = BB->splitBasicBlock(CI, CI->getName()+".noexc");
191           
192           // Next, create the new invoke instruction, inserting it at the end
193           // of the old basic block.
194           InvokeInst *II =
195             new InvokeInst(CI->getCalledValue(), Split, InvokeDest, 
196                            std::vector<Value*>(CI->op_begin()+1, CI->op_end()),
197                            CI->getName(), BB->getTerminator());
198
199           // Make sure that anything using the call now uses the invoke!
200           CI->replaceAllUsesWith(II);
201
202           // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
203           BB->getInstList().pop_back();
204           Split->getInstList().pop_front();  // Delete the original call
205           
206           // This basic block is now complete, start scanning the next one.
207           break;
208         } else {
209           ++I;
210         }
211       }
212
213       if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
214         // An UnwindInst requires special handling when it gets inlined into an
215         // invoke site.  Once this happens, we know that the unwind would cause
216         // a control transfer to the invoke exception destination, so we can
217         // transform it into a direct branch to the exception destination.
218         BranchInst *BI = new BranchInst(InvokeDest, UI);
219
220         // Delete the unwind instruction!
221         UI->getParent()->getInstList().pop_back();
222       }
223     }
224
225   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
226   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
227   // into the space made by splitting the source basic block.
228   //
229   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(), 
230                                      LastBlock, Caller->end());
231
232   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
233   // single predecessor of the block...
234   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");
235   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
236   SimplifyCFG(CalleeEntry);
237   
238   // Okay, continue the CFG cleanup.  It's often the case that there is only a
239   // single return instruction in the callee function.  If this is the case,
240   // then we have an unconditional branch from the return block to the
241   // 'AfterCallBB'.  Check for this case, and eliminate the branch is possible.
242   SimplifyCFG(AfterCallBB);
243   return true;
244 }