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