If inlining a call to a function that contains dynamic allocas, wrap the
[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 //===----------------------------------------------------------------------===//
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/Support/CallSite.h"
22 using namespace llvm;
23
24 bool llvm::InlineFunction(CallInst *CI) { return InlineFunction(CallSite(CI)); }
25 bool llvm::InlineFunction(InvokeInst *II) {return InlineFunction(CallSite(II));}
26
27 /// HandleInlinedInvoke - If we inlined an invoke site, we need to convert calls
28 /// in the body of the inlined function into invokes and turn unwind
29 /// instructions into branches to the invoke unwind dest.
30 ///
31 /// II is the invoke instruction begin inlined.  FirstNewBlock is the first
32 /// block of the inlined code (the last block is the end of the function),
33 /// and InlineCodeInfo is information about the code that got inlined.
34 static void HandleInlinedInvoke(InvokeInst *II, BasicBlock *FirstNewBlock,
35                                 ClonedCodeInfo &InlinedCodeInfo) {
36   BasicBlock *InvokeDest = II->getUnwindDest();
37   std::vector<Value*> InvokeDestPHIValues;
38
39   // If there are PHI nodes in the unwind destination block, we need to
40   // keep track of which values came into them from this invoke, then remove
41   // the entry for this block.
42   BasicBlock *InvokeBlock = II->getParent();
43   for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
44     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
45     // Save the value to use for this edge.
46     InvokeDestPHIValues.push_back(PN->getIncomingValueForBlock(InvokeBlock));
47   }
48
49   Function *Caller = FirstNewBlock->getParent();
50   
51   // The inlined code is currently at the end of the function, scan from the
52   // start of the inlined code to its end, checking for stuff we need to
53   // rewrite.
54   if (InlinedCodeInfo.ContainsCalls || InlinedCodeInfo.ContainsUnwinds) {
55     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
56          BB != E; ++BB) {
57       if (InlinedCodeInfo.ContainsCalls) {
58         for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ){
59           Instruction *I = BBI++;
60           
61           // We only need to check for function calls: inlined invoke
62           // instructions require no special handling.
63           if (!isa<CallInst>(I)) continue;
64           CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
65
66           // If this is an intrinsic function call, don't convert it to an
67           // invoke.
68           if (CI->getCalledFunction() &&
69               CI->getCalledFunction()->getIntrinsicID())
70             continue;
71           
72           // Convert this function call into an invoke instruction.
73           // First, split the basic block.
74           BasicBlock *Split = BB->splitBasicBlock(CI, CI->getName()+".noexc");
75           
76           // Next, create the new invoke instruction, inserting it at the end
77           // of the old basic block.
78           InvokeInst *II =
79             new InvokeInst(CI->getCalledValue(), Split, InvokeDest,
80                            std::vector<Value*>(CI->op_begin()+1, CI->op_end()),
81                            CI->getName(), BB->getTerminator());
82           II->setCallingConv(CI->getCallingConv());
83           
84           // Make sure that anything using the call now uses the invoke!
85           CI->replaceAllUsesWith(II);
86           
87           // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
88           BB->getInstList().pop_back();
89           Split->getInstList().pop_front();  // Delete the original call
90           
91           // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
92           // there is now a new entry in them.
93           unsigned i = 0;
94           for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
95                isa<PHINode>(I); ++I, ++i) {
96             PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
97             PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
98           }
99             
100           // This basic block is now complete, start scanning the next one.
101           break;
102         }
103       }
104       
105       if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
106         // An UnwindInst requires special handling when it gets inlined into an
107         // invoke site.  Once this happens, we know that the unwind would cause
108         // a control transfer to the invoke exception destination, so we can
109         // transform it into a direct branch to the exception destination.
110         new BranchInst(InvokeDest, UI);
111         
112         // Delete the unwind instruction!
113         UI->getParent()->getInstList().pop_back();
114         
115         // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
116         // there is now a new entry in them.
117         unsigned i = 0;
118         for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
119              isa<PHINode>(I); ++I, ++i) {
120           PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
121           PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
122         }
123       }
124     }
125   }
126
127   // Now that everything is happy, we have one final detail.  The PHI nodes in
128   // the exception destination block still have entries due to the original
129   // invoke instruction.  Eliminate these entries (which might even delete the
130   // PHI node) now.
131   InvokeDest->removePredecessor(II->getParent());
132 }
133
134
135 // InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
136 // block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline this
137 // call.  The program is still in a well defined state if this occurs though.
138 //
139 // Note that this only does one level of inlining.  For example, if the
140 // instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now
141 // exists in the instruction stream.  Similiarly this will inline a recursive
142 // function by one level.
143 //
144 bool llvm::InlineFunction(CallSite CS) {
145   Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
146   assert(TheCall->getParent() && TheCall->getParent()->getParent() &&
147          "Instruction not in function!");
148
149   const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
150   if (CalledFunc == 0 ||          // Can't inline external function or indirect
151       CalledFunc->isExternal() || // call, or call to a vararg function!
152       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
153
154
155   // If the call to the callee is a non-tail call, we must clear the 'tail'
156   // flags on any calls that we inline.
157   bool MustClearTailCallFlags =
158     isa<CallInst>(TheCall) && !cast<CallInst>(TheCall)->isTailCall();
159
160   BasicBlock *OrigBB = TheCall->getParent();
161   Function *Caller = OrigBB->getParent();
162
163   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
164   // the new function inlined after it.
165   //
166   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
167
168   // Make sure to capture all of the return instructions from the cloned
169   // function.
170   std::vector<ReturnInst*> Returns;
171   ClonedCodeInfo InlinedFunctionInfo;
172   { // Scope to destroy ValueMap after cloning.
173     // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner...
174     std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
175     assert(std::distance(CalledFunc->arg_begin(), CalledFunc->arg_end()) ==
176            std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
177            "No varargs calls can be inlined!");
178
179     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
180     for (Function::const_arg_iterator I = CalledFunc->arg_begin(),
181            E = CalledFunc->arg_end(); I != E; ++I, ++AI)
182       ValueMap[I] = *AI;
183
184     // Clone the entire body of the callee into the caller.
185     CloneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i",
186                       &InlinedFunctionInfo);
187   }
188
189   // Remember the first block that is newly cloned over.
190   Function::iterator FirstNewBlock = LastBlock; ++FirstNewBlock;
191
192   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
193   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
194   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
195   // instructions at the end of the current alloca list.
196   //
197   {
198     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
199     for (BasicBlock::iterator I = FirstNewBlock->begin(),
200            E = FirstNewBlock->end(); I != E; )
201       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I++))
202         if (isa<Constant>(AI->getArraySize())) {
203           // Scan for the block of allocas that we can move over, and move them
204           // all at once.
205           while (isa<AllocaInst>(I) &&
206                  isa<Constant>(cast<AllocaInst>(I)->getArraySize()))
207             ++I;
208
209           // Transfer all of the allocas over in a block.  Using splice means
210           // that they instructions aren't removed from the symbol table, then
211           // reinserted.
212           Caller->front().getInstList().splice(InsertPoint,
213                                                FirstNewBlock->getInstList(),
214                                                AI, I);
215         }
216   }
217
218   // If the inlined code contained dynamic alloca instructions, wrap the inlined
219   // code with llvm.stacksave/llvm.stackrestore intrinsics.
220   if (InlinedFunctionInfo.ContainsDynamicAllocas) {
221     Module *M = Caller->getParent();
222     const Type *SBytePtr = PointerType::get(Type::SByteTy);
223     // Get the two intrinsics we care about.
224     Function *StackSave, *StackRestore;
225     StackSave    = M->getOrInsertFunction("llvm.stacksave", SBytePtr, NULL);
226     StackRestore = M->getOrInsertFunction("llvm.stackrestore", Type::VoidTy,
227                                           SBytePtr, NULL);
228     
229     // Insert the llvm.stacksave.
230     Value *SavedPtr = new CallInst(StackSave, "savedstack", 
231                                    FirstNewBlock->begin());
232     
233     // Insert a call to llvm.stackrestore before any return instructions in the
234     // inlined function.
235     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i)
236       new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", Returns[i]);
237     
238     // If we are inlining an invoke instruction, insert restores before each
239     // unwind.  These unwinds will be rewritten into branches later.
240     if (InlinedFunctionInfo.ContainsUnwinds && isa<InvokeInst>(TheCall)) {
241       for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
242            BB != E; ++BB)
243         if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator()))
244           new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", UI);
245     }
246   }
247
248   // If we are inlining tail call instruction through a call site that isn't 
249   // marked 'tail', we must remove the tail marker for any calls in the inlined
250   // code.
251   if (MustClearTailCallFlags && InlinedFunctionInfo.ContainsCalls) {
252     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
253          BB != E; ++BB)
254       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
255         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
256           CI->setTailCall(false);
257   }
258
259   // If we are inlining for an invoke instruction, we must make sure to rewrite
260   // any inlined 'unwind' instructions into branches to the invoke exception
261   // destination, and call instructions into invoke instructions.
262   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
263     HandleInlinedInvoke(II, FirstNewBlock, InlinedFunctionInfo);
264
265   // If we cloned in _exactly one_ basic block, and if that block ends in a
266   // return instruction, we splice the body of the inlined callee directly into
267   // the calling basic block.
268   if (Returns.size() == 1 && std::distance(FirstNewBlock, Caller->end()) == 1) {
269     // Move all of the instructions right before the call.
270     OrigBB->getInstList().splice(TheCall, FirstNewBlock->getInstList(),
271                                  FirstNewBlock->begin(), FirstNewBlock->end());
272     // Remove the cloned basic block.
273     Caller->getBasicBlockList().pop_back();
274
275     // If the call site was an invoke instruction, add a branch to the normal
276     // destination.
277     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
278       new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
279
280     // If the return instruction returned a value, replace uses of the call with
281     // uses of the returned value.
282     if (!TheCall->use_empty())
283       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
284
285     // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
286     TheCall->getParent()->getInstList().erase(TheCall);
287
288     // Since we are now done with the return instruction, delete it also.
289     Returns[0]->getParent()->getInstList().erase(Returns[0]);
290
291     // We are now done with the inlining.
292     return true;
293   }
294
295   // Otherwise, we have the normal case, of more than one block to inline or
296   // multiple return sites.
297
298   // We want to clone the entire callee function into the hole between the
299   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
300   // this is an invoke instruction or a call instruction.
301   BasicBlock *AfterCallBB;
302   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
303
304     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
305     BranchInst *NewBr = new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
306
307     // Split the basic block.  This guarantees that no PHI nodes will have to be
308     // updated due to new incoming edges, and make the invoke case more
309     // symmetric to the call case.
310     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(NewBr,
311                                           CalledFunc->getName()+".exit");
312
313   } else {  // It's a call
314     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that
315     // the call lives in.
316     //
317     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
318                                           CalledFunc->getName()+".exit");
319   }
320
321   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
322   // basic block of the inlined function.
323   //
324   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
325   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br &&
326          "splitBasicBlock broken!");
327   Br->setOperand(0, FirstNewBlock);
328
329
330   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
331   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
332   // into the space made by splitting the source basic block.
333   //
334   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(),
335                                      FirstNewBlock, Caller->end());
336
337   // Handle all of the return instructions that we just cloned in, and eliminate
338   // any users of the original call/invoke instruction.
339   if (Returns.size() > 1) {
340     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all
341     // possible incoming values.
342     //
343     PHINode *PHI = 0;
344     if (!TheCall->use_empty()) {
345       PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(),
346                         TheCall->getName(), AfterCallBB->begin());
347
348       // Anything that used the result of the function call should now use the
349       // PHI node as their operand.
350       //
351       TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
352     }
353
354     // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
355     // branches to the merge point now, and adding entries to the PHI node as
356     // appropriate.
357     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
358       ReturnInst *RI = Returns[i];
359
360       if (PHI) {
361         assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
362         assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() &&
363                "Ret value not consistent in function!");
364         PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), RI->getParent());
365       }
366
367       // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
368       new BranchInst(AfterCallBB, RI);
369
370       // Delete the return instruction now
371       RI->getParent()->getInstList().erase(RI);
372     }
373
374   } else if (!Returns.empty()) {
375     // Otherwise, if there is exactly one return value, just replace anything
376     // using the return value of the call with the computed value.
377     if (!TheCall->use_empty())
378       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
379
380     // Splice the code from the return block into the block that it will return
381     // to, which contains the code that was after the call.
382     BasicBlock *ReturnBB = Returns[0]->getParent();
383     AfterCallBB->getInstList().splice(AfterCallBB->begin(),
384                                       ReturnBB->getInstList());
385
386     // Update PHI nodes that use the ReturnBB to use the AfterCallBB.
387     ReturnBB->replaceAllUsesWith(AfterCallBB);
388
389     // Delete the return instruction now and empty ReturnBB now.
390     Returns[0]->eraseFromParent();
391     ReturnBB->eraseFromParent();
392   } else if (!TheCall->use_empty()) {
393     // No returns, but something is using the return value of the call.  Just
394     // nuke the result.
395     TheCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TheCall->getType()));
396   }
397
398   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
399   TheCall->eraseFromParent();
400
401   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
402   // single predecessor of the block...
403   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");
404   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
405
406   // Splice the code entry block into calling block, right before the
407   // unconditional branch.
408   OrigBB->getInstList().splice(Br, CalleeEntry->getInstList());
409   CalleeEntry->replaceAllUsesWith(OrigBB);  // Update PHI nodes
410
411   // Remove the unconditional branch.
412   OrigBB->getInstList().erase(Br);
413
414   // Now we can remove the CalleeEntry block, which is now empty.
415   Caller->getBasicBlockList().erase(CalleeEntry);
416   return true;
417 }