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[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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 // FIXME: This pass should transform alloca instructions in the called function
14 //        into malloc/free pairs!  Or perhaps it should refuse to inline them!
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
19 #include "llvm/Constant.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/Module.h"
22 #include "llvm/Instructions.h"
23 #include "llvm/Intrinsics.h"
24 #include "llvm/Support/CallSite.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
26 using namespace llvm;
27
28 bool llvm::InlineFunction(CallInst *CI) { return InlineFunction(CallSite(CI)); }
29 bool llvm::InlineFunction(InvokeInst *II) {return InlineFunction(CallSite(II));}
30
31 // InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
32 // block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline this
33 // call.  The program is still in a well defined state if this occurs though.
34 //
35 // Note that this only does one level of inlining.  For example, if the 
36 // instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now 
37 // exists in the instruction stream.  Similiarly this will inline a recursive
38 // function by one level.
39 //
40 bool llvm::InlineFunction(CallSite CS) {
41   Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
42   assert(TheCall->getParent() && TheCall->getParent()->getParent() &&
43          "Instruction not in function!");
44
45   const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
46   if (CalledFunc == 0 ||          // Can't inline external function or indirect
47       CalledFunc->isExternal() || // call, or call to a vararg function!
48       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
49
50   BasicBlock *OrigBB = TheCall->getParent();
51   Function *Caller = OrigBB->getParent();
52
53   // We want to clone the entire callee function into the whole between the
54   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
55   // this is an invoke instruction or a call instruction.
56
57   BasicBlock *InvokeDest = 0;     // Exception handling destination
58   std::vector<Value*> InvokeDestPHIValues; // Values for PHI nodes in InvokeDest
59   BasicBlock *AfterCallBB;
60
61   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
62     InvokeDest = II->getExceptionalDest();
63
64     // If there are PHI nodes in the exceptional destination block, we need to
65     // keep track of which values came into them from this invoke, then remove
66     // the entry for this block.
67     for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
68          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
69       // Save the value to use for this edge...
70       InvokeDestPHIValues.push_back(PN->getIncomingValueForBlock(OrigBB));
71     }
72
73     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
74     BranchInst *NewBr = new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
75
76     // Split the basic block.  This guarantees that no PHI nodes will have to be
77     // updated due to new incoming edges, and make the invoke case more
78     // symmetric to the call case.
79     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(NewBr,
80                                           CalledFunc->getName()+".entry");
81
82     // Remove (unlink) the InvokeInst from the function...
83     OrigBB->getInstList().remove(TheCall);
84
85   } else {  // It's a call
86     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that the
87     // call lives in.
88     //
89     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
90                                           CalledFunc->getName()+".entry");
91     // Remove (unlink) the CallInst from the function...
92     AfterCallBB->getInstList().remove(TheCall);
93   }
94
95   // If we have a return value generated by this call, convert it into a PHI 
96   // node that gets values from each of the old RET instructions in the original
97   // function.
98   //
99   PHINode *PHI = 0;
100   if (!TheCall->use_empty()) {
101     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all 
102     // possible incoming values.
103     //
104     PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(), TheCall->getName(),
105                       AfterCallBB->begin());
106
107     // Anything that used the result of the function call should now use the PHI
108     // node as their operand.
109     //
110     TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
111   }
112
113   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
114   // the new function inlined after it.
115   //
116   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
117
118   // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner...
119   std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
120   assert(std::distance(CalledFunc->abegin(), CalledFunc->aend()) == 
121          std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
122          "No varargs calls can be inlined!");
123
124   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
125   for (Function::const_aiterator I = CalledFunc->abegin(), E=CalledFunc->aend();
126        I != E; ++I, ++AI)
127     ValueMap[I] = *AI;
128
129   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
130   delete TheCall;
131
132   // Make a vector to capture the return instructions in the cloned function...
133   std::vector<ReturnInst*> Returns;
134
135   // Do all of the hard part of cloning the callee into the caller...
136   CloneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i");
137
138   // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
139   // branches to the merge point now...
140   for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
141     ReturnInst *RI = Returns[i];
142     BasicBlock *BB = RI->getParent();
143
144     // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
145     new BranchInst(AfterCallBB, RI);
146
147     if (PHI) {   // The PHI node should include this value!
148       assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
149       assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() && 
150              "Ret value not consistent in function!");
151       PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), BB);
152     }
153
154     // Delete the return instruction now
155     BB->getInstList().erase(RI);
156   }
157
158   // Check to see if the PHI node only has one argument.  This is a common
159   // case resulting from there only being a single return instruction in the
160   // function call.  Because this is so common, eliminate the PHI node.
161   //
162   if (PHI && PHI->getNumIncomingValues() == 1) {
163     PHI->replaceAllUsesWith(PHI->getIncomingValue(0));
164     PHI->getParent()->getInstList().erase(PHI);
165   }
166
167   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
168   // basic block of the inlined function.
169   //
170   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
171   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br && 
172          "splitBasicBlock broken!");
173   Br->setOperand(0, ++LastBlock);
174
175   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
176   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
177   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
178   // instructions at the end of the current alloca list.
179   //
180   if (isa<AllocaInst>(LastBlock->begin())) {
181     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
182     while (isa<AllocaInst>(InsertPoint)) ++InsertPoint;
183     
184     for (BasicBlock::iterator I = LastBlock->begin(), E = LastBlock->end();
185          I != E; )
186       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I++))
187         if (isa<Constant>(AI->getArraySize())) {
188           LastBlock->getInstList().remove(AI);
189           Caller->front().getInstList().insert(InsertPoint, AI);      
190         }
191   }
192
193   // If we just inlined a call due to an invoke instruction, scan the inlined
194   // function checking for function calls that should now be made into invoke
195   // instructions, and for unwind's which should be turned into branches.
196   if (InvokeDest) {
197     for (Function::iterator BB = LastBlock, E = Caller->end(); BB != E; ++BB) {
198       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
199         // We only need to check for function calls: inlined invoke instructions
200         // require no special handling...
201         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
202           // Convert this function call into an invoke instruction...
203
204           // First, split the basic block...
205           BasicBlock *Split = BB->splitBasicBlock(CI, CI->getName()+".noexc");
206           
207           // Next, create the new invoke instruction, inserting it at the end
208           // of the old basic block.
209           InvokeInst *II =
210             new InvokeInst(CI->getCalledValue(), Split, InvokeDest, 
211                            std::vector<Value*>(CI->op_begin()+1, CI->op_end()),
212                            CI->getName(), BB->getTerminator());
213
214           // Make sure that anything using the call now uses the invoke!
215           CI->replaceAllUsesWith(II);
216
217           // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
218           BB->getInstList().pop_back();
219           Split->getInstList().pop_front();  // Delete the original call
220           
221           // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
222           // there is now a new entry in them.
223           unsigned i = 0;
224           for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
225                PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I, ++i)
226             PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
227
228           // This basic block is now complete, start scanning the next one.
229           break;
230         } else {
231           ++I;
232         }
233       }
234
235       if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
236         // An UnwindInst requires special handling when it gets inlined into an
237         // invoke site.  Once this happens, we know that the unwind would cause
238         // a control transfer to the invoke exception destination, so we can
239         // transform it into a direct branch to the exception destination.
240         new BranchInst(InvokeDest, UI);
241
242         // Delete the unwind instruction!
243         UI->getParent()->getInstList().pop_back();
244
245         // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
246         // there is now a new entry in them.
247         unsigned i = 0;
248         for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
249              PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I, ++i)
250           PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
251       }
252     }
253
254     // Now that everything is happy, we have one final detail.  The PHI nodes in
255     // the exception destination block still have entries due to the original
256     // invoke instruction.  Eliminate these entries (which might even delete the
257     // PHI node) now.
258     for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
259          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
260       PN->removeIncomingValue(AfterCallBB);
261   }
262   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
263   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
264   // into the space made by splitting the source basic block.
265   //
266   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(), 
267                                      LastBlock, Caller->end());
268
269   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
270   // single predecessor of the block...
271   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");
272   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
273   SimplifyCFG(CalleeEntry);
274   
275   // Okay, continue the CFG cleanup.  It's often the case that there is only a
276   // single return instruction in the callee function.  If this is the case,
277   // then we have an unconditional branch from the return block to the
278   // 'AfterCallBB'.  Check for this case, and eliminate the branch is possible.
279   SimplifyCFG(AfterCallBB);
280   return true;
281 }