[Modules] Fix potential ODR violations by sinking the DEBUG_TYPE
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / MergeFunctions.cpp
index 3b5446257443efd24ba73a6fee2b8a78664bb929..3471d8f1f3ffd5d75e5528ac00dc395ae52189b4 100644 (file)
 // important that the hash function be high quality. The equality comparison
 // iterates through each instruction in each basic block.
 //
-// When a match is found, the functions are folded. We can only fold two
-// functions when we know that the definition of one of them is not
-// overridable.
+// When a match is found the functions are folded. If both functions are
+// overridable, we move the functionality into a new internal function and
+// leave two overridable thunks to it.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // Future work:
 //
-// * fold vector<T*>::push_back and vector<S*>::push_back.
-//
-// These two functions have different types, but in a way that doesn't matter
-// to us. As long as we never see an S or T itself, using S* and S** is the
-// same as using a T* and T**.
-//
 // * virtual functions.
 //
 // Many functions have their address taken by the virtual function table for
 // the object they belong to. However, as long as it's only used for a lookup
-// and call, this is irrelevant, and we'd like to fold such implementations.
+// and call, this is irrelevant, and we'd like to fold such functions.
+//
+// * switch from n^2 pair-wise comparisons to an n-way comparison for each
+// bucket.
+//
+// * be smarter about bitcasts.
+//
+// In order to fold functions, we will sometimes add either bitcast instructions
+// or bitcast constant expressions. Unfortunately, this can confound further
+// analysis since the two functions differ where one has a bitcast and the
+// other doesn't. We should learn to look through bitcasts.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "mergefunc"
 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
-#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/InlineAsm.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
-#include "llvm/Module.h"
+#include "llvm/IR/CallSite.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
+#include "llvm/IR/InlineAsm.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/Operator.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Support/CallSite.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include <map>
 #include <vector>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
-
-namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN MergeFunctions : public ModulePass {
-    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    MergeFunctions() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
-
-    bool runOnModule(Module &M);
-  };
-}
-
-char MergeFunctions::ID = 0;
-static RegisterPass<MergeFunctions>
-X("mergefunc", "Merge Functions");
+#define DEBUG_TYPE "mergefunc"
 
-ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
-  return new MergeFunctions();
+STATISTIC(NumFunctionsMerged, "Number of functions merged");
+STATISTIC(NumThunksWritten, "Number of thunks generated");
+STATISTIC(NumAliasesWritten, "Number of aliases generated");
+STATISTIC(NumDoubleWeak, "Number of new functions created");
+
+/// Returns the type id for a type to be hashed. We turn pointer types into
+/// integers here because the actual compare logic below considers pointers and
+/// integers of the same size as equal.
+static Type::TypeID getTypeIDForHash(Type *Ty) {
+  if (Ty->isPointerTy())
+    return Type::IntegerTyID;
+  return Ty->getTypeID();
 }
 
-// ===----------------------------------------------------------------------===
-// Comparison of functions
-// ===----------------------------------------------------------------------===
-
-static unsigned long hash(const Function *F) {
-  const FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
+/// Creates a hash-code for the function which is the same for any two
+/// functions that will compare equal, without looking at the instructions
+/// inside the function.
+static unsigned profileFunction(const Function *F) {
+  FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
 
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(F->size());
   ID.AddInteger(F->getCallingConv());
   ID.AddBoolean(F->hasGC());
   ID.AddBoolean(FTy->isVarArg());
-  ID.AddInteger(FTy->getReturnType()->getTypeID());
+  ID.AddInteger(getTypeIDForHash(FTy->getReturnType()));
   for (unsigned i = 0, e = FTy->getNumParams(); i != e; ++i)
-    ID.AddInteger(FTy->getParamType(i)->getTypeID());
+    ID.AddInteger(getTypeIDForHash(FTy->getParamType(i)));
   return ID.ComputeHash();
 }
 
-/// IgnoreBitcasts - given a bitcast, returns the first non-bitcast found by
-/// walking the chain of cast operands. Otherwise, returns the argument.
-static Value* IgnoreBitcasts(Value *V) {
-  while (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(V))
-    V = BC->getOperand(0);
+namespace {
+
+/// ComparableFunction - A struct that pairs together functions with a
+/// DataLayout so that we can keep them together as elements in the DenseSet.
+class ComparableFunction {
+public:
+  static const ComparableFunction EmptyKey;
+  static const ComparableFunction TombstoneKey;
+  static DataLayout * const LookupOnly;
+
+  ComparableFunction(Function *Func, const DataLayout *DL)
+    : Func(Func), Hash(profileFunction(Func)), DL(DL) {}
+
+  Function *getFunc() const { return Func; }
+  unsigned getHash() const { return Hash; }
+  const DataLayout *getDataLayout() const { return DL; }
+
+  // Drops AssertingVH reference to the function. Outside of debug mode, this
+  // does nothing.
+  void release() {
+    assert(Func &&
+           "Attempted to release function twice, or release empty/tombstone!");
+    Func = NULL;
+  }
+
+private:
+  explicit ComparableFunction(unsigned Hash)
+    : Func(NULL), Hash(Hash), DL(NULL) {}
+
+  AssertingVH<Function> Func;
+  unsigned Hash;
+  const DataLayout *DL;
+};
+
+const ComparableFunction ComparableFunction::EmptyKey = ComparableFunction(0);
+const ComparableFunction ComparableFunction::TombstoneKey =
+    ComparableFunction(1);
+DataLayout *const ComparableFunction::LookupOnly = (DataLayout*)(-1);
 
-  return V;
 }
 
-/// isEquivalentType - any two pointers are equivalent. Otherwise, standard
-/// type equivalence rules apply.
-static bool isEquivalentType(const Type *Ty1, const Type *Ty2) {
-  if (Ty1 == Ty2)
-    return true;
-  if (Ty1->getTypeID() != Ty2->getTypeID())
-    return false;
+namespace llvm {
+  template <>
+  struct DenseMapInfo<ComparableFunction> {
+    static ComparableFunction getEmptyKey() {
+      return ComparableFunction::EmptyKey;
+    }
+    static ComparableFunction getTombstoneKey() {
+      return ComparableFunction::TombstoneKey;
+    }
+    static unsigned getHashValue(const ComparableFunction &CF) {
+      return CF.getHash();
+    }
+    static bool isEqual(const ComparableFunction &LHS,
+                        const ComparableFunction &RHS);
+  };
+}
+
+namespace {
+
+/// FunctionComparator - Compares two functions to determine whether or not
+/// they will generate machine code with the same behaviour. DataLayout is
+/// used if available. The comparator always fails conservatively (erring on the
+/// side of claiming that two functions are different).
+class FunctionComparator {
+public:
+  FunctionComparator(const DataLayout *DL, const Function *F1,
+                     const Function *F2)
+    : F1(F1), F2(F2), DL(DL) {}
+
+  /// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
+  bool compare();
+
+private:
+  /// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
+  bool compare(const BasicBlock *BB1, const BasicBlock *BB2);
+
+  /// Assign or look up previously assigned numbers for the two values, and
+  /// return whether the numbers are equal. Numbers are assigned in the order
+  /// visited.
+  bool enumerate(const Value *V1, const Value *V2);
+
+  /// Compare two Instructions for equivalence, similar to
+  /// Instruction::isSameOperationAs but with modifications to the type
+  /// comparison.
+  bool isEquivalentOperation(const Instruction *I1,
+                             const Instruction *I2) const;
+
+  /// Compare two GEPs for equivalent pointer arithmetic.
+  bool isEquivalentGEP(const GEPOperator *GEP1, const GEPOperator *GEP2);
+  bool isEquivalentGEP(const GetElementPtrInst *GEP1,
+                       const GetElementPtrInst *GEP2) {
+    return isEquivalentGEP(cast<GEPOperator>(GEP1), cast<GEPOperator>(GEP2));
+  }
+
+  /// cmpType - compares two types,
+  /// defines total ordering among the types set.
+  ///
+  /// Return values:
+  /// 0 if types are equal,
+  /// -1 if Left is less than Right,
+  /// +1 if Left is greater than Right.
+  ///
+  /// Description:
+  /// Comparison is broken onto stages. Like in lexicographical comparison
+  /// stage coming first has higher priority.
+  /// On each explanation stage keep in mind total ordering properties.
+  ///
+  /// 0. Before comparison we coerce pointer types of 0 address space to
+  /// integer.
+  /// We also don't bother with same type at left and right, so
+  /// just return 0 in this case.
+  ///
+  /// 1. If types are of different kind (different type IDs).
+  ///    Return result of type IDs comparison, treating them as numbers.
+  /// 2. If types are vectors or integers, compare Type* values as numbers.
+  /// 3. Types has same ID, so check whether they belongs to the next group:
+  /// * Void
+  /// * Float
+  /// * Double
+  /// * X86_FP80
+  /// * FP128
+  /// * PPC_FP128
+  /// * Label
+  /// * Metadata
+  /// If so - return 0, yes - we can treat these types as equal only because
+  /// their IDs are same.
+  /// 4. If Left and Right are pointers, return result of address space
+  /// comparison (numbers comparison). We can treat pointer types of same
+  /// address space as equal.
+  /// 5. If types are complex.
+  /// Then both Left and Right are to be expanded and their element types will
+  /// be checked with the same way. If we get Res != 0 on some stage, return it.
+  /// Otherwise return 0.
+  /// 6. For all other cases put llvm_unreachable.
+  int cmpType(Type *TyL, Type *TyR) const;
+
+  bool isEquivalentType(Type *Ty1, Type *Ty2) const {
+    return cmpType(Ty1, Ty2) == 0;
+  }
+
+  int cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const;
+
+  // The two functions undergoing comparison.
+  const Function *F1, *F2;
+
+  const DataLayout *DL;
+
+  DenseMap<const Value *, const Value *> id_map;
+  DenseSet<const Value *> seen_values;
+};
+
+}
+
+int FunctionComparator::cmpNumbers(uint64_t L, uint64_t R) const {
+  if (L < R) return -1;
+  if (L > R) return 1;
+  return 0;
+}
+
+/// cmpType - compares two types,
+/// defines total ordering among the types set.
+/// See method declaration comments for more details.
+int FunctionComparator::cmpType(Type *TyL, Type *TyR) const {
+
+  PointerType *PTyL = dyn_cast<PointerType>(TyL);
+  PointerType *PTyR = dyn_cast<PointerType>(TyR);
+
+  if (DL) {
+    if (PTyL && PTyL->getAddressSpace() == 0) TyL = DL->getIntPtrType(TyL);
+    if (PTyR && PTyR->getAddressSpace() == 0) TyR = DL->getIntPtrType(TyR);
+  }
+
+  if (TyL == TyR)
+    return 0;
+
+  if (int Res = cmpNumbers(TyL->getTypeID(), TyR->getTypeID()))
+    return Res;
+
+  switch (TyL->getTypeID()) {
+  default:
+    llvm_unreachable("Unknown type!");
+    // Fall through in Release mode.
+  case Type::IntegerTyID:
+  case Type::VectorTyID:
+    // TyL == TyR would have returned true earlier.
+    return cmpNumbers((uint64_t)TyL, (uint64_t)TyR);
 
-  switch(Ty1->getTypeID()) {
   case Type::VoidTyID:
   case Type::FloatTyID:
   case Type::DoubleTyID:
@@ -122,73 +295,72 @@ static bool isEquivalentType(const Type *Ty1, const Type *Ty2) {
   case Type::PPC_FP128TyID:
   case Type::LabelTyID:
   case Type::MetadataTyID:
-    return true;
-
-  case Type::IntegerTyID:
-  case Type::OpaqueTyID:
-    // Ty1 == Ty2 would have returned true earlier.
-    return false;
-
-  default:
-    llvm_unreachable("Unknown type!");
-    return false;
+    return 0;
 
   case Type::PointerTyID: {
-    const PointerType *PTy1 = cast<PointerType>(Ty1);
-    const PointerType *PTy2 = cast<PointerType>(Ty2);
-    return PTy1->getAddressSpace() == PTy2->getAddressSpace();
+    assert(PTyL && PTyR && "Both types must be pointers here.");
+    return cmpNumbers(PTyL->getAddressSpace(), PTyR->getAddressSpace());
   }
 
   case Type::StructTyID: {
-    const StructType *STy1 = cast<StructType>(Ty1);
-    const StructType *STy2 = cast<StructType>(Ty2);
-    if (STy1->getNumElements() != STy2->getNumElements())
-      return false;
-
-    if (STy1->isPacked() != STy2->isPacked())
-      return false;
-
-    for (unsigned i = 0, e = STy1->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      if (!isEquivalentType(STy1->getElementType(i), STy2->getElementType(i)))
-        return false;
+    StructType *STyL = cast<StructType>(TyL);
+    StructType *STyR = cast<StructType>(TyR);
+    if (STyL->getNumElements() != STyR->getNumElements())
+      return cmpNumbers(STyL->getNumElements(), STyR->getNumElements());
+
+    if (STyL->isPacked() != STyR->isPacked())
+      return cmpNumbers(STyL->isPacked(), STyR->isPacked());
+
+    for (unsigned i = 0, e = STyL->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      if (int Res = cmpType(STyL->getElementType(i),
+                            STyR->getElementType(i)))
+        return Res;
     }
-    return true;
+    return 0;
   }
 
   case Type::FunctionTyID: {
-    const FunctionType *FTy1 = cast<FunctionType>(Ty1);
-    const FunctionType *FTy2 = cast<FunctionType>(Ty2);
-    if (FTy1->getNumParams() != FTy2->getNumParams() ||
-        FTy1->isVarArg() != FTy2->isVarArg())
-      return false;
+    FunctionType *FTyL = cast<FunctionType>(TyL);
+    FunctionType *FTyR = cast<FunctionType>(TyR);
+    if (FTyL->getNumParams() != FTyR->getNumParams())
+      return cmpNumbers(FTyL->getNumParams(), FTyR->getNumParams());
 
-    if (!isEquivalentType(FTy1->getReturnType(), FTy2->getReturnType()))
-      return false;
+    if (FTyL->isVarArg() != FTyR->isVarArg())
+      return cmpNumbers(FTyL->isVarArg(), FTyR->isVarArg());
 
-    for (unsigned i = 0, e = FTy1->getNumParams(); i != e; ++i) {
-      if (!isEquivalentType(FTy1->getParamType(i), FTy2->getParamType(i)))
-        return false;
+    if (int Res = cmpType(FTyL->getReturnType(), FTyR->getReturnType()))
+      return Res;
+
+    for (unsigned i = 0, e = FTyL->getNumParams(); i != e; ++i) {
+      if (int Res = cmpType(FTyL->getParamType(i), FTyR->getParamType(i)))
+        return Res;
     }
-    return true;
+    return 0;
   }
 
-  case Type::ArrayTyID:
-  case Type::VectorTyID: {
-    const SequentialType *STy1 = cast<SequentialType>(Ty1);
-    const SequentialType *STy2 = cast<SequentialType>(Ty2);
-    return isEquivalentType(STy1->getElementType(), STy2->getElementType());
+  case Type::ArrayTyID: {
+    ArrayType *ATyL = cast<ArrayType>(TyL);
+    ArrayType *ATyR = cast<ArrayType>(TyR);
+    if (ATyL->getNumElements() != ATyR->getNumElements())
+      return cmpNumbers(ATyL->getNumElements(), ATyR->getNumElements());
+    return cmpType(ATyL->getElementType(), ATyR->getElementType());
   }
   }
 }
 
-/// isEquivalentOperation - determine whether the two operations are the same
-/// except that pointer-to-A and pointer-to-B are equivalent. This should be
-/// kept in sync with Instruction::isSameOperationAs.
-static bool
-isEquivalentOperation(const Instruction *I1, const Instruction *I2) {
+// Determine whether the two operations are the same except that pointer-to-A
+// and pointer-to-B are equivalent. This should be kept in sync with
+// Instruction::isSameOperationAs.
+bool FunctionComparator::isEquivalentOperation(const Instruction *I1,
+                                               const Instruction *I2) const {
+  // Differences from Instruction::isSameOperationAs:
+  //  * replace type comparison with calls to isEquivalentType.
+  //  * we test for I->hasSameSubclassOptionalData (nuw/nsw/tail) at the top
+  //  * because of the above, we don't test for the tail bit on calls later on
   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() ||
       I1->getNumOperands() != I2->getNumOperands() ||
-      !isEquivalentType(I1->getType(), I2->getType()))
+      !isEquivalentType(I1->getType(), I2->getType()) ||
+      !I1->hasSameSubclassOptionalData(I2))
     return false;
 
   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
@@ -201,465 +373,596 @@ isEquivalentOperation(const Instruction *I1, const Instruction *I2) {
   // Check special state that is a part of some instructions.
   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I1))
     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I2)->isVolatile() &&
-           LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment();
+           LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment() &&
+           LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I2)->getOrdering() &&
+           LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I2)->getSynchScope();
   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I1))
     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I2)->isVolatile() &&
-           SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment();
+           SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment() &&
+           SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I2)->getOrdering() &&
+           SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I2)->getSynchScope();
   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I1))
     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I2)->getPredicate();
   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I1))
-    return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I2)->isTailCall() &&
-           CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
-           CI->getAttributes().getRawPointer() ==
-             cast<CallInst>(I2)->getAttributes().getRawPointer();
+    return CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
+           CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I2)->getAttributes();
   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(I1))
     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I2)->getCallingConv() &&
-           CI->getAttributes().getRawPointer() ==
-             cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes().getRawPointer();
-  if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1)) {
-    if (IVI->getNumIndices() != cast<InsertValueInst>(I2)->getNumIndices())
-      return false;
-    for (unsigned i = 0, e = IVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
-      if (IVI->idx_begin()[i] != cast<InsertValueInst>(I2)->idx_begin()[i])
-        return false;
-    return true;
-  }
-  if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1)) {
-    if (EVI->getNumIndices() != cast<ExtractValueInst>(I2)->getNumIndices())
-      return false;
-    for (unsigned i = 0, e = EVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
-      if (EVI->idx_begin()[i] != cast<ExtractValueInst>(I2)->idx_begin()[i])
-        return false;
-    return true;
-  }
+           CI->getAttributes() == cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes();
+  if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1))
+    return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I2)->getIndices();
+  if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1))
+    return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I2)->getIndices();
+  if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I1))
+    return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I2)->getOrdering() &&
+           FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I2)->getSynchScope();
+  if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I1))
+    return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isVolatile() &&
+           CXI->getSuccessOrdering() ==
+               cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSuccessOrdering() &&
+           CXI->getFailureOrdering() ==
+               cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getFailureOrdering() &&
+           CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSynchScope();
+  if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I1))
+    return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOperation() &&
+           RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->isVolatile() &&
+           RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOrdering() &&
+           RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getSynchScope();
 
   return true;
 }
 
-static bool compare(const Value *V, const Value *U) {
-  assert(!isa<BasicBlock>(V) && !isa<BasicBlock>(U) &&
-         "Must not compare basic blocks.");
+// Determine whether two GEP operations perform the same underlying arithmetic.
+bool FunctionComparator::isEquivalentGEP(const GEPOperator *GEP1,
+                                         const GEPOperator *GEP2) {
+  unsigned AS = GEP1->getPointerAddressSpace();
+  if (AS != GEP2->getPointerAddressSpace())
+    return false;
 
-  assert(isEquivalentType(V->getType(), U->getType()) &&
-        "Two of the same operation have operands of different type.");
+  if (DL) {
+    // When we have target data, we can reduce the GEP down to the value in bytes
+    // added to the address.
+    unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerSizeInBits(AS) : 1;
+    APInt Offset1(BitWidth, 0), Offset2(BitWidth, 0);
+    if (GEP1->accumulateConstantOffset(*DL, Offset1) &&
+        GEP2->accumulateConstantOffset(*DL, Offset2)) {
+      return Offset1 == Offset2;
+    }
+  }
 
-  // TODO: If the constant is an expression of F, we should accept that it's
-  // equal to the same expression in terms of G.
-  if (isa<Constant>(V))
-    return V == U;
+  if (GEP1->getPointerOperand()->getType() !=
+      GEP2->getPointerOperand()->getType())
+    return false;
 
-  // The caller has ensured that ValueMap[V] != U. Since Arguments are
-  // pre-loaded into the ValueMap, and Instructions are added as we go, we know
-  // that this can only be a mis-match.
-  if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V))
+  if (GEP1->getNumOperands() != GEP2->getNumOperands())
     return false;
 
-  if (isa<InlineAsm>(V) && isa<InlineAsm>(U)) {
-    const InlineAsm *IAF = cast<InlineAsm>(V);
-    const InlineAsm *IAG = cast<InlineAsm>(U);
-    return IAF->getAsmString() == IAG->getAsmString() &&
-           IAF->getConstraintString() == IAG->getConstraintString();
+  for (unsigned i = 0, e = GEP1->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    if (!enumerate(GEP1->getOperand(i), GEP2->getOperand(i)))
+      return false;
   }
 
-  return false;
+  return true;
 }
 
-static bool equals(const BasicBlock *BB1, const BasicBlock *BB2,
-                   DenseMap<const Value *, const Value *> &ValueMap,
-                   DenseMap<const Value *, const Value *> &SpeculationMap) {
-  // Speculatively add it anyways. If it's false, we'll notice a difference
-  // later, and this won't matter.
-  ValueMap[BB1] = BB2;
-
-  BasicBlock::const_iterator FI = BB1->begin(), FE = BB1->end();
-  BasicBlock::const_iterator GI = BB2->begin(), GE = BB2->end();
+// Compare two values used by the two functions under pair-wise comparison. If
+// this is the first time the values are seen, they're added to the mapping so
+// that we will detect mismatches on next use.
+bool FunctionComparator::enumerate(const Value *V1, const Value *V2) {
+  // Check for function @f1 referring to itself and function @f2 referring to
+  // itself, or referring to each other, or both referring to either of them.
+  // They're all equivalent if the two functions are otherwise equivalent.
+  if (V1 == F1 && V2 == F2)
+    return true;
+  if (V1 == F2 && V2 == F1)
+    return true;
 
-  do {
-    if (isa<BitCastInst>(FI)) {
-      ++FI;
-      continue;
-    }
-    if (isa<BitCastInst>(GI)) {
-      ++GI;
-      continue;
-    }
+  if (const Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(V1)) {
+    if (V1 == V2) return true;
+    const Constant *C2 = dyn_cast<Constant>(V2);
+    if (!C2) return false;
+    // TODO: constant expressions with GEP or references to F1 or F2.
+    if (C1->isNullValue() && C2->isNullValue() &&
+        isEquivalentType(C1->getType(), C2->getType()))
+      return true;
+    // Try bitcasting C2 to C1's type. If the bitcast is legal and returns C1
+    // then they must have equal bit patterns.
+    return C1->getType()->canLosslesslyBitCastTo(C2->getType()) &&
+      C1 == ConstantExpr::getBitCast(const_cast<Constant*>(C2), C1->getType());
+  }
 
-    if (!isEquivalentOperation(FI, GI))
-      return false;
+  if (isa<InlineAsm>(V1) || isa<InlineAsm>(V2))
+    return V1 == V2;
 
-    if (isa<GetElementPtrInst>(FI)) {
-      const GetElementPtrInst *GEPF = cast<GetElementPtrInst>(FI);
-      const GetElementPtrInst *GEPG = cast<GetElementPtrInst>(GI);
-      if (GEPF->hasAllZeroIndices() && GEPG->hasAllZeroIndices()) {
-        // It's effectively a bitcast.
-        ++FI, ++GI;
-        continue;
-      }
+  // Check that V1 maps to V2. If we find a value that V1 maps to then we simply
+  // check whether it's equal to V2. When there is no mapping then we need to
+  // ensure that V2 isn't already equivalent to something else. For this
+  // purpose, we track the V2 values in a set.
 
-      // TODO: we only really care about the elements before the index
-      if (FI->getOperand(0)->getType() != GI->getOperand(0)->getType())
-        return false;
-    }
+  const Value *&map_elem = id_map[V1];
+  if (map_elem)
+    return map_elem == V2;
+  if (!seen_values.insert(V2).second)
+    return false;
+  map_elem = V2;
+  return true;
+}
 
-    if (ValueMap[FI] == GI) {
-      ++FI, ++GI;
-      continue;
-    }
+// Test whether two basic blocks have equivalent behaviour.
+bool FunctionComparator::compare(const BasicBlock *BB1, const BasicBlock *BB2) {
+  BasicBlock::const_iterator F1I = BB1->begin(), F1E = BB1->end();
+  BasicBlock::const_iterator F2I = BB2->begin(), F2E = BB2->end();
 
-    if (ValueMap[FI] != NULL)
+  do {
+    if (!enumerate(F1I, F2I))
       return false;
 
-    for (unsigned i = 0, e = FI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      Value *OpF = IgnoreBitcasts(FI->getOperand(i));
-      Value *OpG = IgnoreBitcasts(GI->getOperand(i));
-
-      if (ValueMap[OpF] == OpG)
-        continue;
+    if (const GetElementPtrInst *GEP1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(F1I)) {
+      const GetElementPtrInst *GEP2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(F2I);
+      if (!GEP2)
+        return false;
 
-      if (ValueMap[OpF] != NULL)
+      if (!enumerate(GEP1->getPointerOperand(), GEP2->getPointerOperand()))
         return false;
 
-      if (OpF->getValueID() != OpG->getValueID() ||
-          !isEquivalentType(OpF->getType(), OpG->getType()))
+      if (!isEquivalentGEP(GEP1, GEP2))
+        return false;
+    } else {
+      if (!isEquivalentOperation(F1I, F2I))
         return false;
 
-      if (isa<PHINode>(FI)) {
-        if (SpeculationMap[OpF] == NULL)
-          SpeculationMap[OpF] = OpG;
-        else if (SpeculationMap[OpF] != OpG)
-          return false;
-        continue;
-      } else if (isa<BasicBlock>(OpF)) {
-        assert(isa<TerminatorInst>(FI) &&
-               "BasicBlock referenced by non-Terminator non-PHI");
-        // This call changes the ValueMap, hence we can't use
-        // Value *& = ValueMap[...]
-        if (!equals(cast<BasicBlock>(OpF), cast<BasicBlock>(OpG), ValueMap,
-                    SpeculationMap))
+      assert(F1I->getNumOperands() == F2I->getNumOperands());
+      for (unsigned i = 0, e = F1I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        Value *OpF1 = F1I->getOperand(i);
+        Value *OpF2 = F2I->getOperand(i);
+
+        if (!enumerate(OpF1, OpF2))
           return false;
-      } else {
-        if (!compare(OpF, OpG))
+
+        if (OpF1->getValueID() != OpF2->getValueID() ||
+            !isEquivalentType(OpF1->getType(), OpF2->getType()))
           return false;
       }
-
-      ValueMap[OpF] = OpG;
     }
 
-    ValueMap[FI] = GI;
-    ++FI, ++GI;
-  } while (FI != FE && GI != GE);
+    ++F1I, ++F2I;
+  } while (F1I != F1E && F2I != F2E);
 
-  return FI == FE && GI == GE;
+  return F1I == F1E && F2I == F2E;
 }
 
-static bool equals(const Function *F, const Function *G) {
+// Test whether the two functions have equivalent behaviour.
+bool FunctionComparator::compare() {
   // We need to recheck everything, but check the things that weren't included
   // in the hash first.
 
-  if (F->getAttributes() != G->getAttributes())
+  if (F1->getAttributes() != F2->getAttributes())
     return false;
 
-  if (F->hasGC() != G->hasGC())
+  if (F1->hasGC() != F2->hasGC())
     return false;
 
-  if (F->hasGC() && F->getGC() != G->getGC())
+  if (F1->hasGC() && F1->getGC() != F2->getGC())
     return false;
 
-  if (F->hasSection() != G->hasSection())
+  if (F1->hasSection() != F2->hasSection())
     return false;
 
-  if (F->hasSection() && F->getSection() != G->getSection())
+  if (F1->hasSection() && F1->getSection() != F2->getSection())
     return false;
 
-  if (F->isVarArg() != G->isVarArg())
+  if (F1->isVarArg() != F2->isVarArg())
     return false;
 
   // TODO: if it's internal and only used in direct calls, we could handle this
   // case too.
-  if (F->getCallingConv() != G->getCallingConv())
+  if (F1->getCallingConv() != F2->getCallingConv())
     return false;
 
-  if (!isEquivalentType(F->getFunctionType(), G->getFunctionType()))
+  if (!isEquivalentType(F1->getFunctionType(), F2->getFunctionType()))
     return false;
 
-  DenseMap<const Value *, const Value *> ValueMap;
-  DenseMap<const Value *, const Value *> SpeculationMap;
-  ValueMap[F] = G;
+  assert(F1->arg_size() == F2->arg_size() &&
+         "Identically typed functions have different numbers of args!");
 
-  assert(F->arg_size() == G->arg_size() &&
-         "Identical functions have a different number of args.");
+  // Visit the arguments so that they get enumerated in the order they're
+  // passed in.
+  for (Function::const_arg_iterator f1i = F1->arg_begin(),
+         f2i = F2->arg_begin(), f1e = F1->arg_end(); f1i != f1e; ++f1i, ++f2i) {
+    if (!enumerate(f1i, f2i))
+      llvm_unreachable("Arguments repeat!");
+  }
 
-  for (Function::const_arg_iterator fi = F->arg_begin(), gi = G->arg_begin(),
-         fe = F->arg_end(); fi != fe; ++fi, ++gi)
-    ValueMap[fi] = gi;
+  // We do a CFG-ordered walk since the actual ordering of the blocks in the
+  // linked list is immaterial. Our walk starts at the entry block for both
+  // functions, then takes each block from each terminator in order. As an
+  // artifact, this also means that unreachable blocks are ignored.
+  SmallVector<const BasicBlock *, 8> F1BBs, F2BBs;
+  SmallSet<const BasicBlock *, 128> VisitedBBs; // in terms of F1.
 
-  if (!equals(&F->getEntryBlock(), &G->getEntryBlock(), ValueMap,
-              SpeculationMap))
-    return false;
+  F1BBs.push_back(&F1->getEntryBlock());
+  F2BBs.push_back(&F2->getEntryBlock());
 
-  for (DenseMap<const Value *, const Value *>::iterator
-         I = SpeculationMap.begin(), E = SpeculationMap.end(); I != E; ++I) {
-    if (ValueMap[I->first] != I->second)
+  VisitedBBs.insert(F1BBs[0]);
+  while (!F1BBs.empty()) {
+    const BasicBlock *F1BB = F1BBs.pop_back_val();
+    const BasicBlock *F2BB = F2BBs.pop_back_val();
+
+    if (!enumerate(F1BB, F2BB) || !compare(F1BB, F2BB))
       return false;
-  }
 
+    const TerminatorInst *F1TI = F1BB->getTerminator();
+    const TerminatorInst *F2TI = F2BB->getTerminator();
+
+    assert(F1TI->getNumSuccessors() == F2TI->getNumSuccessors());
+    for (unsigned i = 0, e = F1TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
+      if (!VisitedBBs.insert(F1TI->getSuccessor(i)))
+        continue;
+
+      F1BBs.push_back(F1TI->getSuccessor(i));
+      F2BBs.push_back(F2TI->getSuccessor(i));
+    }
+  }
   return true;
 }
 
-// ===----------------------------------------------------------------------===
-// Folding of functions
-// ===----------------------------------------------------------------------===
-
-// Cases:
-// * F is external strong, G is external strong:
-//   turn G into a thunk to F    (1)
-// * F is external strong, G is external weak:
-//   turn G into a thunk to F    (1)
-// * F is external weak, G is external weak:
-//   unfoldable
-// * F is external strong, G is internal:
-//   address of G taken:
-//     turn G into a thunk to F  (1)
-//   address of G not taken:
-//     make G an alias to F      (2)
-// * F is internal, G is external weak
-//   address of F is taken:
-//     turn G into a thunk to F  (1)
-//   address of F is not taken:
-//     make G an alias of F      (2)
-// * F is internal, G is internal:
-//   address of F and G are taken:
-//     turn G into a thunk to F  (1)
-//   address of G is not taken:
-//     make G an alias to F      (2)
-//
-// alias requires linkage == (external,local,weak) fallback to creating a thunk
-// external means 'externally visible' linkage != (internal,private)
-// internal means linkage == (internal,private)
-// weak means linkage mayBeOverridable
-// being external implies that the address is taken
-//
-// 1. turn G into a thunk to F
-// 2. make G an alias to F
+namespace {
+
+/// MergeFunctions finds functions which will generate identical machine code,
+/// by considering all pointer types to be equivalent. Once identified,
+/// MergeFunctions will fold them by replacing a call to one to a call to a
+/// bitcast of the other.
+///
+class MergeFunctions : public ModulePass {
+public:
+  static char ID;
+  MergeFunctions()
+    : ModulePass(ID), HasGlobalAliases(false) {
+    initializeMergeFunctionsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  bool runOnModule(Module &M) override;
+
+private:
+  typedef DenseSet<ComparableFunction> FnSetType;
+
+  /// A work queue of functions that may have been modified and should be
+  /// analyzed again.
+  std::vector<WeakVH> Deferred;
+
+  /// Insert a ComparableFunction into the FnSet, or merge it away if it's
+  /// equal to one that's already present.
+  bool insert(ComparableFunction &NewF);
+
+  /// Remove a Function from the FnSet and queue it up for a second sweep of
+  /// analysis.
+  void remove(Function *F);
+
+  /// Find the functions that use this Value and remove them from FnSet and
+  /// queue the functions.
+  void removeUsers(Value *V);
+
+  /// Replace all direct calls of Old with calls of New. Will bitcast New if
+  /// necessary to make types match.
+  void replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New);
 
-enum LinkageCategory {
-  ExternalStrong,
-  ExternalWeak,
-  Internal
+  /// Merge two equivalent functions. Upon completion, G may be deleted, or may
+  /// be converted into a thunk. In either case, it should never be visited
+  /// again.
+  void mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G);
+
+  /// Replace G with a thunk or an alias to F. Deletes G.
+  void writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G);
+
+  /// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
+  /// of G with bitcast(F). Deletes G.
+  void writeThunk(Function *F, Function *G);
+
+  /// Replace G with an alias to F. Deletes G.
+  void writeAlias(Function *F, Function *G);
+
+  /// The set of all distinct functions. Use the insert() and remove() methods
+  /// to modify it.
+  FnSetType FnSet;
+
+  /// DataLayout for more accurate GEP comparisons. May be NULL.
+  const DataLayout *DL;
+
+  /// Whether or not the target supports global aliases.
+  bool HasGlobalAliases;
 };
 
-static LinkageCategory categorize(const Function *F) {
-  switch (F->getLinkage()) {
-  case GlobalValue::InternalLinkage:
-  case GlobalValue::PrivateLinkage:
-  case GlobalValue::LinkerPrivateLinkage:
-    return Internal;
-
-  case GlobalValue::WeakAnyLinkage:
-  case GlobalValue::WeakODRLinkage:
-  case GlobalValue::ExternalWeakLinkage:
-    return ExternalWeak;
-
-  case GlobalValue::ExternalLinkage:
-  case GlobalValue::AvailableExternallyLinkage:
-  case GlobalValue::LinkOnceAnyLinkage:
-  case GlobalValue::LinkOnceODRLinkage:
-  case GlobalValue::AppendingLinkage:
-  case GlobalValue::DLLImportLinkage:
-  case GlobalValue::DLLExportLinkage:
-  case GlobalValue::GhostLinkage:
-  case GlobalValue::CommonLinkage:
-    return ExternalStrong;
+}  // end anonymous namespace
+
+char MergeFunctions::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS(MergeFunctions, "mergefunc", "Merge Functions", false, false)
+
+ModulePass *llvm::createMergeFunctionsPass() {
+  return new MergeFunctions();
+}
+
+bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
+  bool Changed = false;
+  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
+
+  for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
+    if (!I->isDeclaration() && !I->hasAvailableExternallyLinkage())
+      Deferred.push_back(WeakVH(I));
+  }
+  FnSet.resize(Deferred.size());
+
+  do {
+    std::vector<WeakVH> Worklist;
+    Deferred.swap(Worklist);
+
+    DEBUG(dbgs() << "size of module: " << M.size() << '\n');
+    DEBUG(dbgs() << "size of worklist: " << Worklist.size() << '\n');
+
+    // Insert only strong functions and merge them. Strong function merging
+    // always deletes one of them.
+    for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
+           E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
+      if (!*I) continue;
+      Function *F = cast<Function>(*I);
+      if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
+          !F->mayBeOverridden()) {
+        ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, DL);
+        Changed |= insert(CF);
+      }
+    }
+
+    // Insert only weak functions and merge them. By doing these second we
+    // create thunks to the strong function when possible. When two weak
+    // functions are identical, we create a new strong function with two weak
+    // weak thunks to it which are identical but not mergable.
+    for (std::vector<WeakVH>::iterator I = Worklist.begin(),
+           E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
+      if (!*I) continue;
+      Function *F = cast<Function>(*I);
+      if (!F->isDeclaration() && !F->hasAvailableExternallyLinkage() &&
+          F->mayBeOverridden()) {
+        ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, DL);
+        Changed |= insert(CF);
+      }
+    }
+    DEBUG(dbgs() << "size of FnSet: " << FnSet.size() << '\n');
+  } while (!Deferred.empty());
+
+  FnSet.clear();
+
+  return Changed;
+}
+
+bool DenseMapInfo<ComparableFunction>::isEqual(const ComparableFunction &LHS,
+                                               const ComparableFunction &RHS) {
+  if (LHS.getFunc() == RHS.getFunc() &&
+      LHS.getHash() == RHS.getHash())
+    return true;
+  if (!LHS.getFunc() || !RHS.getFunc())
+    return false;
+
+  // One of these is a special "underlying pointer comparison only" object.
+  if (LHS.getDataLayout() == ComparableFunction::LookupOnly ||
+      RHS.getDataLayout() == ComparableFunction::LookupOnly)
+    return false;
+
+  assert(LHS.getDataLayout() == RHS.getDataLayout() &&
+         "Comparing functions for different targets");
+
+  return FunctionComparator(LHS.getDataLayout(), LHS.getFunc(),
+                            RHS.getFunc()).compare();
+}
+
+// Replace direct callers of Old with New.
+void MergeFunctions::replaceDirectCallers(Function *Old, Function *New) {
+  Constant *BitcastNew = ConstantExpr::getBitCast(New, Old->getType());
+  for (auto UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end(); UI != UE;) {
+    Use *U = &*UI;
+    ++UI;
+    CallSite CS(U->getUser());
+    if (CS && CS.isCallee(U)) {
+      remove(CS.getInstruction()->getParent()->getParent());
+      U->set(BitcastNew);
+    }
+  }
+}
+
+// Replace G with an alias to F if possible, or else a thunk to F. Deletes G.
+void MergeFunctions::writeThunkOrAlias(Function *F, Function *G) {
+  if (HasGlobalAliases && G->hasUnnamedAddr()) {
+    if (G->hasExternalLinkage() || G->hasLocalLinkage() ||
+        G->hasWeakLinkage()) {
+      writeAlias(F, G);
+      return;
+    }
   }
 
-  llvm_unreachable("Unknown LinkageType.");
-  return ExternalWeak;
+  writeThunk(F, G);
+}
+
+// Helper for writeThunk,
+// Selects proper bitcast operation,
+// but a bit simpler then CastInst::getCastOpcode.
+static Value* createCast(IRBuilder<false> &Builder, Value *V, Type *DestTy) {
+  Type *SrcTy = V->getType();
+  if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
+    return Builder.CreateIntToPtr(V, DestTy);
+  else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
+    return Builder.CreatePtrToInt(V, DestTy);
+  else
+    return Builder.CreateBitCast(V, DestTy);
 }
 
-static void ThunkGToF(Function *F, Function *G) {
+// Replace G with a simple tail call to bitcast(F). Also replace direct uses
+// of G with bitcast(F). Deletes G.
+void MergeFunctions::writeThunk(Function *F, Function *G) {
+  if (!G->mayBeOverridden()) {
+    // Redirect direct callers of G to F.
+    replaceDirectCallers(G, F);
+  }
+
+  // If G was internal then we may have replaced all uses of G with F. If so,
+  // stop here and delete G. There's no need for a thunk.
+  if (G->hasLocalLinkage() && G->use_empty()) {
+    G->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
   Function *NewG = Function::Create(G->getFunctionType(), G->getLinkage(), "",
                                     G->getParent());
-  BasicBlock *BB = BasicBlock::Create("", NewG);
+  BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", NewG);
+  IRBuilder<false> Builder(BB);
 
-  std::vector<Value *> Args;
+  SmallVector<Value *, 16> Args;
   unsigned i = 0;
-  const FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
+  FunctionType *FFTy = F->getFunctionType();
   for (Function::arg_iterator AI = NewG->arg_begin(), AE = NewG->arg_end();
        AI != AE; ++AI) {
-    if (FFTy->getParamType(i) == AI->getType())
-      Args.push_back(AI);
-    else {
-      Value *BCI = new BitCastInst(AI, FFTy->getParamType(i), "", BB);
-      Args.push_back(BCI);
-    }
+    Args.push_back(createCast(Builder, (Value*)AI, FFTy->getParamType(i)));
     ++i;
   }
 
-  CallInst *CI = CallInst::Create(F, Args.begin(), Args.end(), "", BB);
+  CallInst *CI = Builder.CreateCall(F, Args);
   CI->setTailCall();
   CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
-  if (NewG->getReturnType() == Type::VoidTy) {
-    ReturnInst::Create(BB);
-  } else if (CI->getType() != NewG->getReturnType()) {
-    Value *BCI = new BitCastInst(CI, NewG->getReturnType(), "", BB);
-    ReturnInst::Create(BCI, BB);
+  if (NewG->getReturnType()->isVoidTy()) {
+    Builder.CreateRetVoid();
   } else {
-    ReturnInst::Create(CI, BB);
+    Builder.CreateRet(createCast(Builder, CI, NewG->getReturnType()));
   }
 
   NewG->copyAttributesFrom(G);
   NewG->takeName(G);
+  removeUsers(G);
   G->replaceAllUsesWith(NewG);
   G->eraseFromParent();
 
-  // TODO: look at direct callers to G and make them all direct callers to F.
+  DEBUG(dbgs() << "writeThunk: " << NewG->getName() << '\n');
+  ++NumThunksWritten;
 }
 
-static void AliasGToF(Function *F, Function *G) {
-  if (!G->hasExternalLinkage() && !G->hasLocalLinkage() && !G->hasWeakLinkage())
-    return ThunkGToF(F, G);
-
-  GlobalAlias *GA = new GlobalAlias(
-    G->getType(), G->getLinkage(), "",
-    F->getContext().getConstantExprBitCast(F, G->getType()), G->getParent());
+// Replace G with an alias to F and delete G.
+void MergeFunctions::writeAlias(Function *F, Function *G) {
+  Constant *BitcastF = ConstantExpr::getBitCast(F, G->getType());
+  GlobalAlias *GA = new GlobalAlias(G->getType(), G->getLinkage(), "",
+                                    BitcastF, G->getParent());
   F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
   GA->takeName(G);
   GA->setVisibility(G->getVisibility());
+  removeUsers(G);
   G->replaceAllUsesWith(GA);
   G->eraseFromParent();
-}
-
-static bool fold(std::vector<Function *> &FnVec, unsigned i, unsigned j) {
-  Function *F = FnVec[i];
-  Function *G = FnVec[j];
-
-  LinkageCategory catF = categorize(F);
-  LinkageCategory catG = categorize(G);
-
-  if (catF == ExternalWeak || (catF == Internal && catG == ExternalStrong)) {
-    std::swap(FnVec[i], FnVec[j]);
-    std::swap(F, G);
-    std::swap(catF, catG);
-  }
 
-  switch (catF) {
-    case ExternalStrong:
-      switch (catG) {
-        case ExternalStrong:
-        case ExternalWeak:
-          ThunkGToF(F, G);
-          break;
-        case Internal:
-          if (G->hasAddressTaken())
-            ThunkGToF(F, G);
-          else
-            AliasGToF(F, G);
-          break;
-      }
-      break;
+  DEBUG(dbgs() << "writeAlias: " << GA->getName() << '\n');
+  ++NumAliasesWritten;
+}
 
-    case ExternalWeak: {
-      assert(catG == ExternalWeak);
+// Merge two equivalent functions. Upon completion, Function G is deleted.
+void MergeFunctions::mergeTwoFunctions(Function *F, Function *G) {
+  if (F->mayBeOverridden()) {
+    assert(G->mayBeOverridden());
 
+    if (HasGlobalAliases) {
       // Make them both thunks to the same internal function.
-      F->setAlignment(std::max(F->getAlignment(), G->getAlignment()));
       Function *H = Function::Create(F->getFunctionType(), F->getLinkage(), "",
                                      F->getParent());
       H->copyAttributesFrom(F);
       H->takeName(F);
+      removeUsers(F);
       F->replaceAllUsesWith(H);
 
-      ThunkGToF(F, G);
-      ThunkGToF(F, H);
-
-      F->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
-    } break;
-
-    case Internal:
-      switch (catG) {
-        case ExternalStrong:
-          llvm_unreachable(0);
-          // fall-through
-        case ExternalWeak:
-         if (F->hasAddressTaken())
-            ThunkGToF(F, G);
-          else
-            AliasGToF(F, G);
-         break;
-        case Internal: {
-          bool addrTakenF = F->hasAddressTaken();
-          bool addrTakenG = G->hasAddressTaken();
-          if (!addrTakenF && addrTakenG) {
-            std::swap(FnVec[i], FnVec[j]);
-            std::swap(F, G);
-           std::swap(addrTakenF, addrTakenG);
-         }
-
-          if (addrTakenF && addrTakenG) {
-            ThunkGToF(F, G);
-          } else {
-            assert(!addrTakenG);
-            AliasGToF(F, G);
-          }
-       } break;
-      }
-      break;
+      unsigned MaxAlignment = std::max(G->getAlignment(), H->getAlignment());
+
+      writeAlias(F, G);
+      writeAlias(F, H);
+
+      F->setAlignment(MaxAlignment);
+      F->setLinkage(GlobalValue::PrivateLinkage);
+    } else {
+      // We can't merge them. Instead, pick one and update all direct callers
+      // to call it and hope that we improve the instruction cache hit rate.
+      replaceDirectCallers(G, F);
+    }
+
+    ++NumDoubleWeak;
+  } else {
+    writeThunkOrAlias(F, G);
   }
 
   ++NumFunctionsMerged;
-  return true;
 }
 
-// ===----------------------------------------------------------------------===
-// Pass definition
-// ===----------------------------------------------------------------------===
+// Insert a ComparableFunction into the FnSet, or merge it away if equal to one
+// that was already inserted.
+bool MergeFunctions::insert(ComparableFunction &NewF) {
+  std::pair<FnSetType::iterator, bool> Result = FnSet.insert(NewF);
+  if (Result.second) {
+    DEBUG(dbgs() << "Inserting as unique: " << NewF.getFunc()->getName() << '\n');
+    return false;
+  }
 
-bool MergeFunctions::runOnModule(Module &M) {
-  bool Changed = false;
+  const ComparableFunction &OldF = *Result.first;
 
-  std::map<unsigned long, std::vector<Function *> > FnMap;
+  // Don't merge tiny functions, since it can just end up making the function
+  // larger.
+  // FIXME: Should still merge them if they are unnamed_addr and produce an
+  // alias.
+  if (NewF.getFunc()->size() == 1) {
+    if (NewF.getFunc()->front().size() <= 2) {
+      DEBUG(dbgs() << NewF.getFunc()->getName()
+            << " is to small to bother merging\n");
+      return false;
+    }
+  }
 
-  for (Module::iterator F = M.begin(), E = M.end(); F != E; ++F) {
-    if (F->isDeclaration() || F->isIntrinsic())
-      continue;
+  // Never thunk a strong function to a weak function.
+  assert(!OldF.getFunc()->mayBeOverridden() ||
+         NewF.getFunc()->mayBeOverridden());
 
-    FnMap[hash(F)].push_back(F);
-  }
+  DEBUG(dbgs() << "  " << OldF.getFunc()->getName() << " == "
+               << NewF.getFunc()->getName() << '\n');
 
-  // TODO: instead of running in a loop, we could also fold functions in
-  // callgraph order. Constructing the CFG probably isn't cheaper than just
-  // running in a loop, unless it happened to already be available.
+  Function *DeleteF = NewF.getFunc();
+  NewF.release();
+  mergeTwoFunctions(OldF.getFunc(), DeleteF);
+  return true;
+}
 
-  bool LocalChanged;
-  do {
-    LocalChanged = false;
-    DOUT << "size: " << FnMap.size() << "\n";
-    for (std::map<unsigned long, std::vector<Function *> >::iterator
-         I = FnMap.begin(), E = FnMap.end(); I != E; ++I) {
-      std::vector<Function *> &FnVec = I->second;
-      DOUT << "hash (" << I->first << "): " << FnVec.size() << "\n";
-
-      for (int i = 0, e = FnVec.size(); i != e; ++i) {
-        for (int j = i + 1; j != e; ++j) {
-          bool isEqual = equals(FnVec[i], FnVec[j]);
-
-          DEBUG(errs() << "  " << FnVec[i]->getName()
-                << (isEqual ? " == " : " != ")
-                << FnVec[j]->getName() << "\n");
-
-          if (isEqual) {
-            if (fold(FnVec, i, j)) {
-              LocalChanged = true;
-              FnVec.erase(FnVec.begin() + j);
-              --j, --e;
-            }
-          }
-        }
-      }
+// Remove a function from FnSet. If it was already in FnSet, add it to Deferred
+// so that we'll look at it in the next round.
+void MergeFunctions::remove(Function *F) {
+  // We need to make sure we remove F, not a function "equal" to F per the
+  // function equality comparator.
+  //
+  // The special "lookup only" ComparableFunction bypasses the expensive
+  // function comparison in favour of a pointer comparison on the underlying
+  // Function*'s.
+  ComparableFunction CF = ComparableFunction(F, ComparableFunction::LookupOnly);
+  if (FnSet.erase(CF)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Removed " << F->getName() << " from set and deferred it.\n");
+    Deferred.push_back(F);
+  }
+}
 
+// For each instruction used by the value, remove() the function that contains
+// the instruction. This should happen right before a call to RAUW.
+void MergeFunctions::removeUsers(Value *V) {
+  std::vector<Value *> Worklist;
+  Worklist.push_back(V);
+  while (!Worklist.empty()) {
+    Value *V = Worklist.back();
+    Worklist.pop_back();
+
+    for (User *U : V->users()) {
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
+        remove(I->getParent()->getParent());
+      } else if (isa<GlobalValue>(U)) {
+        // do nothing
+      } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
+        for (User *UU : C->users())
+          Worklist.push_back(UU);
+      }
     }
-    Changed |= LocalChanged;
-  } while (LocalChanged);
-
-  return Changed;
+  }
 }