Remove caching in FunctionImport: a Module can't be reused after being linked from
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / GlobalDCE.cpp
index 5ce79625b84b72b9a3ec384ed4e59f55c4b0da88..1cc657458d6745114553dfc40970a918a6dfb895 100644 (file)
 //===-- GlobalDCE.cpp - DCE unreachable internal functions ----------------===//
 //
-// This transform is designed to eliminate unreachable internal globals
-// FIXME: GlobalDCE should update the callgraph, not destroy it!
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// This transform is designed to eliminate unreachable internal globals from the
+// program.  It uses an aggressive algorithm, searching out globals that are
+// known to be alive.  After it finds all of the globals which are needed, it
+// deletes whatever is left over.  This allows it to delete recursive chunks of
+// the program which are unreachable.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
-#include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/Statistic.h"
-#include <algorithm>
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/CtorUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/GlobalStatus.h"
+#include "llvm/Pass.h"
+#include <unordered_map>
+using namespace llvm;
+
+#define DEBUG_TYPE "globaldce"
+
+STATISTIC(NumAliases  , "Number of global aliases removed");
+STATISTIC(NumFunctions, "Number of functions removed");
+STATISTIC(NumVariables, "Number of global variables removed");
 
 namespace {
-  Statistic<> NumFunctions("globaldce","Number of functions removed");
-  Statistic<> NumVariables("globaldce","Number of global variables removed");
-  Statistic<> NumCPRs("globaldce", "Number of const pointer refs removed");
-  Statistic<> NumConsts("globaldce", "Number of init constants removed");
-
-  bool RemoveUnreachableFunctions(Module &M, CallGraph &CallGraph) {
-    // Calculate which functions are reachable from the external functions in
-    // the call graph.
-    //
-    std::set<CallGraphNode*> ReachableNodes(df_begin(&CallGraph),
-                                            df_end(&CallGraph));
-
-    // Loop over the functions in the module twice.  The first time is used to
-    // drop references that functions have to each other before they are
-    // deleted.  The second pass removes the functions that need to be removed.
-    //
-    std::vector<CallGraphNode*> FunctionsToDelete;   // Track unused functions
-    for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
-      CallGraphNode *N = CallGraph[I];
-      
-      if (!ReachableNodes.count(N)) {              // Not reachable??
-        I->dropAllReferences();
-        N->removeAllCalledFunctions();
-        FunctionsToDelete.push_back(N);
-        ++NumFunctions;
-      }
+  struct GlobalDCE : public ModulePass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    GlobalDCE() : ModulePass(ID) {
+      initializeGlobalDCEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
-    
-    // Nothing to do if no unreachable functions have been found...
-    if (FunctionsToDelete.empty()) return false;
-    
-    // Unreachable functions have been found and should have no references to
-    // them, delete them now.
-    //
-    for (std::vector<CallGraphNode*>::iterator I = FunctionsToDelete.begin(),
-           E = FunctionsToDelete.end(); I != E; ++I)
-      delete CallGraph.removeFunctionFromModule(*I);
-
-    // Walk the function list, removing prototypes for functions which are not
-    // used.
-    for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
-      if (I->use_size() == 0 && I->isExternal()) {
-        CallGraph[I]->removeAllCalledFunctions();
-        delete CallGraph.removeFunctionFromModule(I);
-      }
 
-    return true;
-  }
-  
-  struct GlobalDCE : public Pass {
     // run - Do the GlobalDCE pass on the specified module, optionally updating
     // the specified callgraph to reflect the changes.
     //
-    bool run(Module &M) {
-      return RemoveUnreachableFunctions(M, getAnalysis<CallGraph>()) |
-             RemoveUnreachableGlobalVariables(M);
-    }
-
-    // getAnalysisUsage - This function works on the call graph of a module.
-    // It is capable of updating the call graph to reflect the new state of the
-    // module.
-    //
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addRequired<CallGraph>();
-    }
+    bool runOnModule(Module &M) override;
 
   private:
-    std::vector<GlobalValue*> WorkList;
+    SmallPtrSet<GlobalValue*, 32> AliveGlobals;
+    SmallPtrSet<Constant *, 8> SeenConstants;
+    std::unordered_multimap<Comdat *, GlobalValue *> ComdatMembers;
 
-    inline bool RemoveIfDead(GlobalValue *GV);
-    void DestroyInitializer(Constant *C);
+    /// GlobalIsNeeded - mark the specific global value as needed, and
+    /// recursively mark anything that it uses as also needed.
+    void GlobalIsNeeded(GlobalValue *GV);
+    void MarkUsedGlobalsAsNeeded(Constant *C);
 
-    bool RemoveUnreachableGlobalVariables(Module &M);
-    bool RemoveUnusedConstantPointerRef(GlobalValue &GV);
-    bool SafeToDestroyConstant(Constant *C);
+    bool RemoveUnusedGlobalValue(GlobalValue &GV);
   };
-  RegisterOpt<GlobalDCE> X("globaldce", "Dead Global Elimination");
 }
 
-Pass *createGlobalDCEPass() { return new GlobalDCE(); }
+/// Returns true if F contains only a single "ret" instruction.
+static bool isEmptyFunction(Function *F) {
+  BasicBlock &Entry = F->getEntryBlock();
+  if (Entry.size() != 1 || !isa<ReturnInst>(Entry.front()))
+    return false;
+  ReturnInst &RI = cast<ReturnInst>(Entry.front());
+  return RI.getReturnValue() == nullptr;
+}
 
+char GlobalDCE::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS(GlobalDCE, "globaldce",
+                "Dead Global Elimination", false, false)
 
-// RemoveIfDead - If this global value is dead, remove it from the current
-// module and return true.
-//
-bool GlobalDCE::RemoveIfDead(GlobalValue *GV) {
-  // If there is only one use of the global value, it might be a
-  // ConstantPointerRef... which means that this global might actually be
-  // dead.
-  if (GV->use_size() == 1)
-    RemoveUnusedConstantPointerRef(*GV);
-
-  if (!GV->use_empty()) return false;
-
-  if (GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV)) {
-    // Eliminate all global variables that are unused, and that are internal, or
-    // do not have an initializer.
-    //
-    if (GVar->hasInternalLinkage() || GVar->isExternal()) {
-      Constant *Init = GVar->hasInitializer() ? GVar->getInitializer() : 0;
-      GV->getParent()->getGlobalList().erase(GVar);
-      ++NumVariables;
-
-      // If there was an initializer for the global variable, try to destroy it
-      // now.
-      if (Init) DestroyInitializer(Init);
-
-      // If the global variable is still on the worklist, remove it now.
-      std::vector<GlobalValue*>::iterator I = std::find(WorkList.begin(),
-                                                        WorkList.end(), GV);
-      while (I != WorkList.end()) {
-        I = WorkList.erase(I);
-        I = std::find(I, WorkList.end(), GV);
-      }
+ModulePass *llvm::createGlobalDCEPass() { return new GlobalDCE(); }
 
-      return true;
-    }
-  } else {
-    Function *F = cast<Function>(GV);
-    // FIXME: TODO
+bool GlobalDCE::runOnModule(Module &M) {
+  bool Changed = false;
 
+  // Remove empty functions from the global ctors list.
+  Changed |= optimizeGlobalCtorsList(M, isEmptyFunction);
+
+  // Collect the set of members for each comdat.
+  for (Function &F : M)
+    if (Comdat *C = F.getComdat())
+      ComdatMembers.insert(std::make_pair(C, &F));
+  for (GlobalVariable &GV : M.globals())
+    if (Comdat *C = GV.getComdat())
+      ComdatMembers.insert(std::make_pair(C, &GV));
+  for (GlobalAlias &GA : M.aliases())
+    if (Comdat *C = GA.getComdat())
+      ComdatMembers.insert(std::make_pair(C, &GA));
+
+  // Loop over the module, adding globals which are obviously necessary.
+  for (Function &F : M) {
+    Changed |= RemoveUnusedGlobalValue(F);
+    // Functions with external linkage are needed if they have a body
+    if (!F.isDeclaration() && !F.hasAvailableExternallyLinkage())
+      if (!F.isDiscardableIfUnused())
+        GlobalIsNeeded(&F);
   }
-  return false;
-}
 
-// DestroyInitializer - A global variable was just destroyed and C is its
-// initializer. If we can, destroy C and all of the constants it refers to.
-//
-void GlobalDCE::DestroyInitializer(Constant *C) {
-  // Cannot destroy constants still being used, and cannot destroy primitive
-  // types.
-  if (!C->use_empty() || C->getType()->isPrimitiveType()) return;
+  for (GlobalVariable &GV : M.globals()) {
+    Changed |= RemoveUnusedGlobalValue(GV);
+    // Externally visible & appending globals are needed, if they have an
+    // initializer.
+    if (!GV.isDeclaration() && !GV.hasAvailableExternallyLinkage())
+      if (!GV.isDiscardableIfUnused())
+        GlobalIsNeeded(&GV);
+  }
+
+  for (GlobalAlias &GA : M.aliases()) {
+    Changed |= RemoveUnusedGlobalValue(GA);
+    // Externally visible aliases are needed.
+    if (!GA.isDiscardableIfUnused())
+      GlobalIsNeeded(&GA);
+  }
 
-  // If this is a CPR, the global value referred to may be dead now!  Add it to
-  // the worklist.
+  // Now that all globals which are needed are in the AliveGlobals set, we loop
+  // through the program, deleting those which are not alive.
   //
-  if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(C)) {
-    WorkList.push_back(CPR->getValue());
-    C->destroyConstant();
-    ++NumCPRs;
-  } else {
-    bool DestroyContents = true;
 
-    // As an optimization to the GlobalDCE algorithm, do attempt to destroy the
-    // contents of an array of primitive types, because we know that this will
-    // never succeed, and there could be a lot of them.
-    //
-    if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
-      if (CA->getType()->getElementType()->isPrimitiveType())
-        DestroyContents = false;    // Nothing we can do with the subcontents
+  // The first pass is to drop initializers of global variables which are dead.
+  std::vector<GlobalVariable *> DeadGlobalVars; // Keep track of dead globals
+  for (GlobalVariable &GV : M.globals())
+    if (!AliveGlobals.count(&GV)) {
+      DeadGlobalVars.push_back(&GV);         // Keep track of dead globals
+      if (GV.hasInitializer()) {
+        Constant *Init = GV.getInitializer();
+        GV.setInitializer(nullptr);
+        if (isSafeToDestroyConstant(Init))
+          Init->destroyConstant();
+      }
+    }
 
-    // All other constants refer to other constants.  Destroy them if possible
-    // as well.
-    //
-    std::vector<Value*> SubConstants;
-    if (DestroyContents) SubConstants.insert(SubConstants.end(),
-                                             C->op_begin(), C->op_end());
-
-    // Destroy the actual constant...
-    C->destroyConstant();
-    ++NumConsts;
-
-    if (DestroyContents) {
-      // Remove duplicates from SubConstants, so that we do not call
-      // DestroyInitializer on the same constant twice (the first call might
-      // delete it, so this would be bad)
-      //
-      std::sort(SubConstants.begin(), SubConstants.end());
-      SubConstants.erase(std::unique(SubConstants.begin(), SubConstants.end()),
-                         SubConstants.end());
-
-      // Loop over the subconstants, destroying them as well.
-      for (unsigned i = 0, e = SubConstants.size(); i != e; ++i)
-        DestroyInitializer(cast<Constant>(SubConstants[i]));
+  // The second pass drops the bodies of functions which are dead...
+  std::vector<Function *> DeadFunctions;
+  for (Function &F : M)
+    if (!AliveGlobals.count(&F)) {
+      DeadFunctions.push_back(&F);         // Keep track of dead globals
+      if (!F.isDeclaration())
+        F.deleteBody();
     }
-  }
-}
 
-bool GlobalDCE::RemoveUnreachableGlobalVariables(Module &M) {
-  bool Changed = false;
-  WorkList.reserve(M.gsize());
+  // The third pass drops targets of aliases which are dead...
+  std::vector<GlobalAlias*> DeadAliases;
+  for (GlobalAlias &GA : M.aliases())
+    if (!AliveGlobals.count(&GA)) {
+      DeadAliases.push_back(&GA);
+      GA.setAliasee(nullptr);
+    }
 
-  // Insert all of the globals into the WorkList, making sure to run
-  // RemoveUnusedConstantPointerRef at least once on all globals...
-  //
-  for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
-    Changed |= RemoveUnusedConstantPointerRef(*I);
-    WorkList.push_back(I);
-  }
-  for (Module::giterator I = M.gbegin(), E = M.gend(); I != E; ++I) {
-    Changed |= RemoveUnusedConstantPointerRef(*I);
-    WorkList.push_back(I);
+  if (!DeadFunctions.empty()) {
+    // Now that all interferences have been dropped, delete the actual objects
+    // themselves.
+    for (Function *F : DeadFunctions) {
+      RemoveUnusedGlobalValue(*F);
+      M.getFunctionList().erase(F);
+    }
+    NumFunctions += DeadFunctions.size();
+    Changed = true;
   }
 
-  // Loop over the worklist, deleting global objects that we can.  Whenever we
-  // delete something that might make something else dead, it gets added to the
-  // worklist.
-  //
-  while (!WorkList.empty()) {
-    GlobalValue *GV = WorkList.back();
-    WorkList.pop_back();
+  if (!DeadGlobalVars.empty()) {
+    for (GlobalVariable *GV : DeadGlobalVars) {
+      RemoveUnusedGlobalValue(*GV);
+      M.getGlobalList().erase(GV);
+    }
+    NumVariables += DeadGlobalVars.size();
+    Changed = true;
+  }
 
-    Changed |= RemoveIfDead(GV);
+  // Now delete any dead aliases.
+  if (!DeadAliases.empty()) {
+    for (GlobalAlias *GA : DeadAliases) {
+      RemoveUnusedGlobalValue(*GA);
+      M.getAliasList().erase(GA);
+    }
+    NumAliases += DeadAliases.size();
+    Changed = true;
   }
 
-  // Make sure that all memory is free'd from the worklist...
-  std::vector<GlobalValue*>().swap(WorkList);
+  // Make sure that all memory is released
+  AliveGlobals.clear();
+  SeenConstants.clear();
+  ComdatMembers.clear();
+
   return Changed;
 }
 
+/// GlobalIsNeeded - the specific global value as needed, and
+/// recursively mark anything that it uses as also needed.
+void GlobalDCE::GlobalIsNeeded(GlobalValue *G) {
+  // If the global is already in the set, no need to reprocess it.
+  if (!AliveGlobals.insert(G).second)
+    return;
+
+  if (Comdat *C = G->getComdat()) {
+    for (auto &&CM : make_range(ComdatMembers.equal_range(C)))
+      GlobalIsNeeded(CM.second);
+  }
+
+  if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(G)) {
+    // If this is a global variable, we must make sure to add any global values
+    // referenced by the initializer to the alive set.
+    if (GV->hasInitializer())
+      MarkUsedGlobalsAsNeeded(GV->getInitializer());
+  } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(G)) {
+    // The target of a global alias is needed.
+    MarkUsedGlobalsAsNeeded(GA->getAliasee());
+  } else {
+    // Otherwise this must be a function object.  We have to scan the body of
+    // the function looking for constants and global values which are used as
+    // operands.  Any operands of these types must be processed to ensure that
+    // any globals used will be marked as needed.
+    Function *F = cast<Function>(G);
+
+    if (F->hasPrefixData())
+      MarkUsedGlobalsAsNeeded(F->getPrefixData());
+
+    if (F->hasPrologueData())
+      MarkUsedGlobalsAsNeeded(F->getPrologueData());
+
+    if (F->hasPersonalityFn())
+      MarkUsedGlobalsAsNeeded(F->getPersonalityFn());
+
+    for (BasicBlock &BB : *F)
+      for (Instruction &I : BB)
+        for (Use &U : I.operands())
+          if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U))
+            GlobalIsNeeded(GV);
+          else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U))
+            MarkUsedGlobalsAsNeeded(C);
+  }
+}
+
+void GlobalDCE::MarkUsedGlobalsAsNeeded(Constant *C) {
+  if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))
+    return GlobalIsNeeded(GV);
+
+  // Loop over all of the operands of the constant, adding any globals they
+  // use to the list of needed globals.
+  for (Use &U : C->operands()) {
+    // If we've already processed this constant there's no need to do it again.
+    Constant *Op = dyn_cast<Constant>(U);
+    if (Op && SeenConstants.insert(Op).second)
+      MarkUsedGlobalsAsNeeded(Op);
+  }
+}
 
-// RemoveUnusedConstantPointerRef - Loop over all of the uses of the specified
+// RemoveUnusedGlobalValue - Loop over all of the uses of the specified
 // GlobalValue, looking for the constant pointer ref that may be pointing to it.
 // If found, check to see if the constant pointer ref is safe to destroy, and if
 // so, nuke it.  This will reduce the reference count on the global value, which
 // might make it deader.
 //
-bool GlobalDCE::RemoveUnusedConstantPointerRef(GlobalValue &GV) {
-  for (Value::use_iterator I = GV.use_begin(), E = GV.use_end(); I != E; ++I)
-    if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(*I))
-      if (SafeToDestroyConstant(CPR)) {  // Only if unreferenced...
-        CPR->destroyConstant();
-        ++NumCPRs;
-        return true;
-      }
-
-  return false;
-}
-
-// SafeToDestroyConstant - It is safe to destroy a constant iff it is only used
-// by constants itself.  Note that constants cannot be cyclic, so this test is
-// pretty easy to implement recursively.
-//
-bool GlobalDCE::SafeToDestroyConstant(Constant *C) {
-  for (Value::use_iterator I = C->use_begin(), E = C->use_end(); I != E; ++I)
-    if (Constant *User = dyn_cast<Constant>(*I)) {
-      if (!SafeToDestroyConstant(User)) return false;
-    } else {
-      return false;
-    }
-
-  return true;
+bool GlobalDCE::RemoveUnusedGlobalValue(GlobalValue &GV) {
+  if (GV.use_empty())
+    return false;
+  GV.removeDeadConstantUsers();
+  return GV.use_empty();
 }