Add scoped-noalias metadata
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / InlineFunction.cpp
index adc10fc3176ab04840f525f52bbd2d7aae650dc5..f4152dd490ac4dc5b80dcc9841c62966ff6513e0 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/Attributes.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
@@ -27,6 +31,7 @@
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
+#include "llvm/IR/MDBuilder.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 using namespace llvm;
@@ -188,6 +193,7 @@ static void HandleCallsInBlockInlinedThroughInvoke(BasicBlock *BB,
     InvokeInst *II = InvokeInst::Create(CI->getCalledValue(), Split,
                                         Invoke.getOuterResumeDest(),
                                         InvokeArgs, CI->getName(), BB);
+    II->setDebugLoc(CI->getDebugLoc());
     II->setCallingConv(CI->getCallingConv());
     II->setAttributes(CI->getAttributes());
     
@@ -258,6 +264,100 @@ static void HandleInlinedInvoke(InvokeInst *II, BasicBlock *FirstNewBlock,
   InvokeDest->removePredecessor(II->getParent());
 }
 
+/// CloneAliasScopeMetadata - When inlining a function that contains noalias
+/// scope metadata, this metadata needs to be cloned so that the inlined blocks
+/// have different "unqiue scopes" at every call site. Were this not done, then
+/// aliasing scopes from a function inlined into a caller multiple times could
+/// not be differentiated (and this would lead to miscompiles because the
+/// non-aliasing property communicated by the metadata could have
+/// call-site-specific control dependencies).
+static void CloneAliasScopeMetadata(CallSite CS, ValueToValueMapTy &VMap) {
+  const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
+  SetVector<const MDNode *> MD;
+
+  // Note: We could only clone the metadata if it is already used in the
+  // caller. I'm omitting that check here because it might confuse
+  // inter-procedural alias analysis passes. We can revisit this if it becomes
+  // an efficiency or overhead problem.
+
+  for (Function::const_iterator I = CalledFunc->begin(), IE = CalledFunc->end();
+       I != IE; ++I)
+    for (BasicBlock::const_iterator J = I->begin(), JE = I->end(); J != JE; ++J) {
+      if (const MDNode *M = J->getMetadata(LLVMContext::MD_alias_scope))
+        MD.insert(M);
+      if (const MDNode *M = J->getMetadata(LLVMContext::MD_noalias))
+        MD.insert(M);
+    }
+
+  if (MD.empty())
+    return;
+
+  // Walk the existing metadata, adding the complete (perhaps cyclic) chain to
+  // the set.
+  SmallVector<const Value *, 16> Queue(MD.begin(), MD.end());
+  while (!Queue.empty()) {
+    const MDNode *M = cast<MDNode>(Queue.pop_back_val());
+    for (unsigned i = 0, ie = M->getNumOperands(); i != ie; ++i)
+      if (const MDNode *M1 = dyn_cast<MDNode>(M->getOperand(i)))
+        if (MD.insert(M1))
+          Queue.push_back(M1);
+  }
+
+  // Now we have a complete set of all metadata in the chains used to specify
+  // the noalias scopes and the lists of those scopes.
+  SmallVector<MDNode *, 16> DummyNodes;
+  DenseMap<const MDNode *, TrackingVH<MDNode> > MDMap;
+  for (SetVector<const MDNode *>::iterator I = MD.begin(), IE = MD.end();
+       I != IE; ++I) {
+    MDNode *Dummy = MDNode::getTemporary(CalledFunc->getContext(),
+                                         ArrayRef<Value*>());
+    DummyNodes.push_back(Dummy);
+    MDMap[*I] = Dummy;
+  }
+
+  // Create new metadata nodes to replace the dummy nodes, replacing old
+  // metadata references with either a dummy node or an already-created new
+  // node.
+  for (SetVector<const MDNode *>::iterator I = MD.begin(), IE = MD.end();
+       I != IE; ++I) {
+    SmallVector<Value *, 4> NewOps;
+    for (unsigned i = 0, ie = (*I)->getNumOperands(); i != ie; ++i) {
+      const Value *V = (*I)->getOperand(i);
+      if (const MDNode *M = dyn_cast<MDNode>(V))
+        NewOps.push_back(MDMap[M]);
+      else
+        NewOps.push_back(const_cast<Value *>(V));
+    }
+
+    MDNode *NewM = MDNode::get(CalledFunc->getContext(), NewOps),
+           *TempM = MDMap[*I];
+
+    TempM->replaceAllUsesWith(NewM);
+  }
+
+  // Now replace the metadata in the new inlined instructions with the
+  // repacements from the map.
+  for (ValueToValueMapTy::iterator VMI = VMap.begin(), VMIE = VMap.end();
+       VMI != VMIE; ++VMI) {
+    if (!VMI->second)
+      continue;
+
+    Instruction *NI = dyn_cast<Instruction>(VMI->second);
+    if (!NI)
+      continue;
+
+    if (MDNode *M = NI->getMetadata(LLVMContext::MD_alias_scope))
+      NI->setMetadata(LLVMContext::MD_alias_scope, MDMap[M]);
+
+    if (MDNode *M = NI->getMetadata(LLVMContext::MD_noalias))
+      NI->setMetadata(LLVMContext::MD_noalias, MDMap[M]);
+  }
+
+  // Now that everything has been replaced, delete the dummy nodes.
+  for (unsigned i = 0, ie = DummyNodes.size(); i != ie; ++i)
+    MDNode::deleteTemporary(DummyNodes[i]);
+}
+
 /// UpdateCallGraphAfterInlining - Once we have cloned code over from a callee
 /// into the caller, update the specified callgraph to reflect the changes we
 /// made.  Note that it's possible that not all code was copied over, so only
@@ -465,7 +565,13 @@ static void fixupLineNumbers(Function *Fn, Function::iterator FI,
     for (BasicBlock::iterator BI = FI->begin(), BE = FI->end();
          BI != BE; ++BI) {
       DebugLoc DL = BI->getDebugLoc();
-      if (!DL.isUnknown()) {
+      if (DL.isUnknown()) {
+        // If the inlined instruction has no line number, make it look as if it
+        // originates from the call location. This is important for
+        // ((__always_inline__, __nodebug__)) functions which must use caller
+        // location for all instructions in their function body.
+        BI->setDebugLoc(TheCallDL);
+      } else {
         BI->setDebugLoc(updateInlinedAtInfo(DL, TheCallDL, BI->getContext()));
         if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(BI)) {
           LLVMContext &Ctx = BI->getContext();
@@ -478,6 +584,33 @@ static void fixupLineNumbers(Function *Fn, Function::iterator FI,
   }
 }
 
+/// Returns a musttail call instruction if one immediately precedes the given
+/// return instruction with an optional bitcast instruction between them.
+static CallInst *getPrecedingMustTailCall(ReturnInst *RI) {
+  Instruction *Prev = RI->getPrevNode();
+  if (!Prev)
+    return nullptr;
+
+  if (Value *RV = RI->getReturnValue()) {
+    if (RV != Prev)
+      return nullptr;
+
+    // Look through the optional bitcast.
+    if (auto *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Prev)) {
+      RV = BI->getOperand(0);
+      Prev = BI->getPrevNode();
+      if (!Prev || RV != Prev)
+        return nullptr;
+    }
+  }
+
+  if (auto *CI = dyn_cast<CallInst>(Prev)) {
+    if (CI->isMustTailCall())
+      return CI;
+  }
+  return nullptr;
+}
+
 /// InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
 /// block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline
 /// this call.  The program is still in a well defined state if this occurs
@@ -501,11 +634,6 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
       CalledFunc->isDeclaration() || // call, or call to a vararg function!
       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
 
-  // If the call to the callee is not a tail call, we must clear the 'tail'
-  // flags on any calls that we inline.
-  bool MustClearTailCallFlags =
-    !(isa<CallInst>(TheCall) && cast<CallInst>(TheCall)->isTailCall());
-
   // If the call to the callee cannot throw, set the 'nounwind' flag on any
   // calls that we inline.
   bool MarkNoUnwind = CS.doesNotThrow();
@@ -618,6 +746,9 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
 
     // Update inlined instructions' line number information.
     fixupLineNumbers(Caller, FirstNewBlock, TheCall);
+
+    // Clone existing noalias metadata if necessary.
+    CloneAliasScopeMetadata(CS, VMap);
   }
 
   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
@@ -661,6 +792,45 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
     }
   }
 
+  bool InlinedMustTailCalls = false;
+  if (InlinedFunctionInfo.ContainsCalls) {
+    CallInst::TailCallKind CallSiteTailKind = CallInst::TCK_None;
+    if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(TheCall))
+      CallSiteTailKind = CI->getTailCallKind();
+
+    for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end(); BB != E;
+         ++BB) {
+      for (Instruction &I : *BB) {
+        CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
+        if (!CI)
+          continue;
+
+        // We need to reduce the strength of any inlined tail calls.  For
+        // musttail, we have to avoid introducing potential unbounded stack
+        // growth.  For example, if functions 'f' and 'g' are mutually recursive
+        // with musttail, we can inline 'g' into 'f' so long as we preserve
+        // musttail on the cloned call to 'f'.  If either the inlined call site
+        // or the cloned call site is *not* musttail, the program already has
+        // one frame of stack growth, so it's safe to remove musttail.  Here is
+        // a table of example transformations:
+        //
+        //    f -> musttail g -> musttail f  ==>  f -> musttail f
+        //    f -> musttail g ->     tail f  ==>  f ->     tail f
+        //    f ->          g -> musttail f  ==>  f ->          f
+        //    f ->          g ->     tail f  ==>  f ->          f
+        CallInst::TailCallKind ChildTCK = CI->getTailCallKind();
+        ChildTCK = std::min(CallSiteTailKind, ChildTCK);
+        CI->setTailCallKind(ChildTCK);
+        InlinedMustTailCalls |= CI->isMustTailCall();
+
+        // Calls inlined through a 'nounwind' call site should be marked
+        // 'nounwind'.
+        if (MarkNoUnwind)
+          CI->setDoesNotThrow();
+      }
+    }
+  }
+
   // Leave lifetime markers for the static alloca's, scoping them to the
   // function we just inlined.
   if (InsertLifetime && !IFI.StaticAllocas.empty()) {
@@ -693,9 +863,12 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
       }
 
       builder.CreateLifetimeStart(AI, AllocaSize);
-      for (unsigned ri = 0, re = Returns.size(); ri != re; ++ri) {
-        IRBuilder<> builder(Returns[ri]);
-        builder.CreateLifetimeEnd(AI, AllocaSize);
+      for (ReturnInst *RI : Returns) {
+        // Don't insert llvm.lifetime.end calls between a musttail call and a
+        // return.  The return kills all local allocas.
+        if (InlinedMustTailCalls && getPrecedingMustTailCall(RI))
+          continue;
+        IRBuilder<>(RI).CreateLifetimeEnd(AI, AllocaSize);
       }
     }
   }
@@ -714,33 +887,56 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
 
     // Insert a call to llvm.stackrestore before any return instructions in the
     // inlined function.
-    for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
-      IRBuilder<>(Returns[i]).CreateCall(StackRestore, SavedPtr);
+    for (ReturnInst *RI : Returns) {
+      // Don't insert llvm.stackrestore calls between a musttail call and a
+      // return.  The return will restore the stack pointer.
+      if (InlinedMustTailCalls && getPrecedingMustTailCall(RI))
+        continue;
+      IRBuilder<>(RI).CreateCall(StackRestore, SavedPtr);
     }
   }
 
-  // If we are inlining tail call instruction through a call site that isn't
-  // marked 'tail', we must remove the tail marker for any calls in the inlined
-  // code.  Also, calls inlined through a 'nounwind' call site should be marked
-  // 'nounwind'.
-  if (InlinedFunctionInfo.ContainsCalls &&
-      (MustClearTailCallFlags || MarkNoUnwind)) {
-    for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
-         BB != E; ++BB)
-      for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
-        if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
-          if (MustClearTailCallFlags)
-            CI->setTailCall(false);
-          if (MarkNoUnwind)
-            CI->setDoesNotThrow();
-        }
-  }
-
   // If we are inlining for an invoke instruction, we must make sure to rewrite
   // any call instructions into invoke instructions.
   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
     HandleInlinedInvoke(II, FirstNewBlock, InlinedFunctionInfo);
 
+  // Handle any inlined musttail call sites.  In order for a new call site to be
+  // musttail, the source of the clone and the inlined call site must have been
+  // musttail.  Therefore it's safe to return without merging control into the
+  // phi below.
+  if (InlinedMustTailCalls) {
+    // Check if we need to bitcast the result of any musttail calls.
+    Type *NewRetTy = Caller->getReturnType();
+    bool NeedBitCast = !TheCall->use_empty() && TheCall->getType() != NewRetTy;
+
+    // Handle the returns preceded by musttail calls separately.
+    SmallVector<ReturnInst *, 8> NormalReturns;
+    for (ReturnInst *RI : Returns) {
+      CallInst *ReturnedMustTail = getPrecedingMustTailCall(RI);
+      if (!ReturnedMustTail) {
+        NormalReturns.push_back(RI);
+        continue;
+      }
+      if (!NeedBitCast)
+        continue;
+
+      // Delete the old return and any preceding bitcast.
+      BasicBlock *CurBB = RI->getParent();
+      auto *OldCast = dyn_cast_or_null<BitCastInst>(RI->getReturnValue());
+      RI->eraseFromParent();
+      if (OldCast)
+        OldCast->eraseFromParent();
+
+      // Insert a new bitcast and return with the right type.
+      IRBuilder<> Builder(CurBB);
+      Builder.CreateRet(Builder.CreateBitCast(ReturnedMustTail, NewRetTy));
+    }
+
+    // Leave behind the normal returns so we can merge control flow.
+    std::swap(Returns, NormalReturns);
+  }
+
   // If we cloned in _exactly one_ basic block, and if that block ends in a
   // return instruction, we splice the body of the inlined callee directly into
   // the calling basic block.
@@ -896,6 +1092,11 @@ bool llvm::InlineFunction(CallSite CS, InlineFunctionInfo &IFI,
   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
   TheCall->eraseFromParent();
 
+  // If we inlined any musttail calls and the original return is now
+  // unreachable, delete it.  It can only contain a bitcast and ret.
+  if (InlinedMustTailCalls && pred_begin(AfterCallBB) == pred_end(AfterCallBB))
+    AfterCallBB->eraseFromParent();
+
   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
   // single predecessor of the block...
   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() && "splitBasicBlock broken!");