When inlining through an 'nounwind' call, mark inlined
[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 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   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
205   // the new function inlined after it.
206   //
207   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
208
209   // Make sure to capture all of the return instructions from the cloned
210   // function.
211   std::vector<ReturnInst*> Returns;
212   ClonedCodeInfo InlinedFunctionInfo;
213   Function::iterator FirstNewBlock;
214
215   { // Scope to destroy ValueMap after cloning.
216     DenseMap<const Value*, Value*> ValueMap;
217
218     // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner, which
219     // matches up the formal to the actual argument values.
220     assert(std::distance(CalledFunc->arg_begin(), CalledFunc->arg_end()) ==
221            std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
222            "No varargs calls can be inlined!");
223     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
224     for (Function::const_arg_iterator I = CalledFunc->arg_begin(),
225            E = CalledFunc->arg_end(); I != E; ++I, ++AI)
226       ValueMap[I] = *AI;
227
228     // We want the inliner to prune the code as it copies.  We would LOVE to
229     // have no dead or constant instructions leftover after inlining occurs
230     // (which can happen, e.g., because an argument was constant), but we'll be
231     // happy with whatever the cloner can do.
232     CloneAndPruneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i",
233                               &InlinedFunctionInfo, TD);
234     
235     // Remember the first block that is newly cloned over.
236     FirstNewBlock = LastBlock; ++FirstNewBlock;
237     
238     // Update the callgraph if requested.
239     if (CG)
240       UpdateCallGraphAfterInlining(Caller, CalledFunc, FirstNewBlock, ValueMap,
241                                    *CG);
242   }
243  
244   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
245   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
246   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
247   // instructions at the end of the current alloca list.
248   //
249   {
250     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
251     for (BasicBlock::iterator I = FirstNewBlock->begin(),
252            E = FirstNewBlock->end(); I != E; )
253       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I++)) {
254         // If the alloca is now dead, remove it.  This often occurs due to code
255         // specialization.
256         if (AI->use_empty()) {
257           AI->eraseFromParent();
258           continue;
259         }
260         
261         if (isa<Constant>(AI->getArraySize())) {
262           // Scan for the block of allocas that we can move over, and move them
263           // all at once.
264           while (isa<AllocaInst>(I) &&
265                  isa<Constant>(cast<AllocaInst>(I)->getArraySize()))
266             ++I;
267
268           // Transfer all of the allocas over in a block.  Using splice means
269           // that the instructions aren't removed from the symbol table, then
270           // reinserted.
271           Caller->getEntryBlock().getInstList().splice(
272               InsertPoint,
273               FirstNewBlock->getInstList(),
274               AI, I);
275         }
276       }
277   }
278
279   // If the inlined code contained dynamic alloca instructions, wrap the inlined
280   // code with llvm.stacksave/llvm.stackrestore intrinsics.
281   if (InlinedFunctionInfo.ContainsDynamicAllocas) {
282     Module *M = Caller->getParent();
283     const Type *BytePtr = PointerType::getUnqual(Type::Int8Ty);
284     // Get the two intrinsics we care about.
285     Constant *StackSave, *StackRestore;
286     StackSave    = M->getOrInsertFunction("llvm.stacksave", BytePtr, NULL);
287     StackRestore = M->getOrInsertFunction("llvm.stackrestore", Type::VoidTy,
288                                           BytePtr, NULL);
289
290     // If we are preserving the callgraph, add edges to the stacksave/restore
291     // functions for the calls we insert.
292     CallGraphNode *StackSaveCGN = 0, *StackRestoreCGN = 0, *CallerNode = 0;
293     if (CG) {
294       // We know that StackSave/StackRestore are Function*'s, because they are
295       // intrinsics which must have the right types.
296       StackSaveCGN    = CG->getOrInsertFunction(cast<Function>(StackSave));
297       StackRestoreCGN = CG->getOrInsertFunction(cast<Function>(StackRestore));
298       CallerNode = (*CG)[Caller];
299     }
300       
301     // Insert the llvm.stacksave.
302     CallInst *SavedPtr = new CallInst(StackSave, "savedstack", 
303                                       FirstNewBlock->begin());
304     if (CG) CallerNode->addCalledFunction(SavedPtr, StackSaveCGN);
305       
306     // Insert a call to llvm.stackrestore before any return instructions in the
307     // inlined function.
308     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
309       CallInst *CI = new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", Returns[i]);
310       if (CG) CallerNode->addCalledFunction(CI, StackRestoreCGN);
311     }
312
313     // Count the number of StackRestore calls we insert.
314     unsigned NumStackRestores = Returns.size();
315     
316     // If we are inlining an invoke instruction, insert restores before each
317     // unwind.  These unwinds will be rewritten into branches later.
318     if (InlinedFunctionInfo.ContainsUnwinds && isa<InvokeInst>(TheCall)) {
319       for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
320            BB != E; ++BB)
321         if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
322           new CallInst(StackRestore, SavedPtr, "", UI);
323           ++NumStackRestores;
324         }
325     }
326   }
327
328   // If we are inlining tail call instruction through a call site that isn't 
329   // marked 'tail', we must remove the tail marker for any calls in the inlined
330   // code.  Also, calls inlined through a 'nounwind' call site should be marked
331   // 'nounwind'.
332   if (InlinedFunctionInfo.ContainsCalls &&
333       (MustClearTailCallFlags || MarkNoUnwind)) {
334     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
335          BB != E; ++BB)
336       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
337         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
338           if (MustClearTailCallFlags)
339             CI->setTailCall(false);
340           if (MarkNoUnwind)
341             CI->setDoesNotThrow();
342         }
343   }
344
345   // If we are inlining through a 'nounwind' call site then any inlined 'unwind'
346   // instructions are unreachable.
347   if (InlinedFunctionInfo.ContainsUnwinds && MarkNoUnwind)
348     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
349          BB != E; ++BB) {
350       TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
351       if (isa<UnwindInst>(Term)) {
352         new UnreachableInst(Term);
353         BB->getInstList().erase(Term);
354       }
355     }
356
357   // If we are inlining for an invoke instruction, we must make sure to rewrite
358   // any inlined 'unwind' instructions into branches to the invoke exception
359   // destination, and call instructions into invoke instructions.
360   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
361     HandleInlinedInvoke(II, FirstNewBlock, InlinedFunctionInfo);
362
363   // If we cloned in _exactly one_ basic block, and if that block ends in a
364   // return instruction, we splice the body of the inlined callee directly into
365   // the calling basic block.
366   if (Returns.size() == 1 && std::distance(FirstNewBlock, Caller->end()) == 1) {
367     // Move all of the instructions right before the call.
368     OrigBB->getInstList().splice(TheCall, FirstNewBlock->getInstList(),
369                                  FirstNewBlock->begin(), FirstNewBlock->end());
370     // Remove the cloned basic block.
371     Caller->getBasicBlockList().pop_back();
372
373     // If the call site was an invoke instruction, add a branch to the normal
374     // destination.
375     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
376       new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
377
378     // If the return instruction returned a value, replace uses of the call with
379     // uses of the returned value.
380     if (!TheCall->use_empty())
381       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
382
383     // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
384     TheCall->getParent()->getInstList().erase(TheCall);
385
386     // Since we are now done with the return instruction, delete it also.
387     Returns[0]->getParent()->getInstList().erase(Returns[0]);
388
389     // We are now done with the inlining.
390     return true;
391   }
392
393   // Otherwise, we have the normal case, of more than one block to inline or
394   // multiple return sites.
395
396   // We want to clone the entire callee function into the hole between the
397   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
398   // this is an invoke instruction or a call instruction.
399   BasicBlock *AfterCallBB;
400   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
401
402     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
403     BranchInst *NewBr = new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
404
405     // Split the basic block.  This guarantees that no PHI nodes will have to be
406     // updated due to new incoming edges, and make the invoke case more
407     // symmetric to the call case.
408     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(NewBr,
409                                           CalledFunc->getName()+".exit");
410
411   } else {  // It's a call
412     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that
413     // the call lives in.
414     //
415     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
416                                           CalledFunc->getName()+".exit");
417   }
418
419   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
420   // basic block of the inlined function.
421   //
422   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
423   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br &&
424          "splitBasicBlock broken!");
425   Br->setOperand(0, FirstNewBlock);
426
427
428   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
429   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
430   // into the space made by splitting the source basic block.
431   //
432   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(),
433                                      FirstNewBlock, Caller->end());
434
435   // Handle all of the return instructions that we just cloned in, and eliminate
436   // any users of the original call/invoke instruction.
437   if (Returns.size() > 1) {
438     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all
439     // possible incoming values.
440     //
441     PHINode *PHI = 0;
442     if (!TheCall->use_empty()) {
443       PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(),
444                         TheCall->getName(), AfterCallBB->begin());
445
446       // Anything that used the result of the function call should now use the
447       // PHI node as their operand.
448       //
449       TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
450     }
451
452     // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
453     // branches to the merge point now, and adding entries to the PHI node as
454     // appropriate.
455     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
456       ReturnInst *RI = Returns[i];
457
458       if (PHI) {
459         assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
460         assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() &&
461                "Ret value not consistent in function!");
462         PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), RI->getParent());
463       }
464
465       // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
466       new BranchInst(AfterCallBB, RI);
467
468       // Delete the return instruction now
469       RI->getParent()->getInstList().erase(RI);
470     }
471
472   } else if (!Returns.empty()) {
473     // Otherwise, if there is exactly one return value, just replace anything
474     // using the return value of the call with the computed value.
475     if (!TheCall->use_empty())
476       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
477
478     // Splice the code from the return block into the block that it will return
479     // to, which contains the code that was after the call.
480     BasicBlock *ReturnBB = Returns[0]->getParent();
481     AfterCallBB->getInstList().splice(AfterCallBB->begin(),
482                                       ReturnBB->getInstList());
483
484     // Update PHI nodes that use the ReturnBB to use the AfterCallBB.
485     ReturnBB->replaceAllUsesWith(AfterCallBB);
486
487     // Delete the return instruction now and empty ReturnBB now.
488     Returns[0]->eraseFromParent();
489     ReturnBB->eraseFromParent();
490   } else if (!TheCall->use_empty()) {
491     // No returns, but something is using the return value of the call.  Just
492     // nuke the result.
493     TheCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TheCall->getType()));
494   }
495
496   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
497   TheCall->eraseFromParent();
498
499   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
500   // single predecessor of the block...
501   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");
502   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
503
504   // Splice the code entry block into calling block, right before the
505   // unconditional branch.
506   OrigBB->getInstList().splice(Br, CalleeEntry->getInstList());
507   CalleeEntry->replaceAllUsesWith(OrigBB);  // Update PHI nodes
508
509   // Remove the unconditional branch.
510   OrigBB->getInstList().erase(Br);
511
512   // Now we can remove the CalleeEntry block, which is now empty.
513   Caller->getBasicBlockList().erase(CalleeEntry);
514   
515   return true;
516 }