Don't print spurious linking warnings about methods that are never used.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / DeadTypeElimination.cpp
1 //===- CleanupGCCOutput.cpp - Cleanup GCC Output ----------------------------=//
2 //
3 // This pass is used to cleanup the output of GCC.  GCC's output is
4 // unneccessarily gross for a couple of reasons. This pass does the following
5 // things to try to clean it up:
6 //
7 // * Eliminate names for GCC types that we know can't be needed by the user.
8 // - Eliminate names for types that are unused in the entire translation unit
9 //    but only if they do not name a structure type!
10 // - Replace calls to 'sbyte *%malloc(uint)' and 'void %free(sbyte *)' with
11 //   malloc and free instructions.
12 //
13 // Note:  This code produces dead declarations, it is a good idea to run DCE
14 //        after this pass.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #include "llvm/Transforms/CleanupGCCOutput.h"
19 #include "TransformInternals.h"
20 #include "llvm/SymbolTable.h"
21 #include "llvm/DerivedTypes.h"
22 #include "llvm/iOther.h"
23 #include "llvm/iMemory.h"
24 #include "llvm/iTerminators.h"
25 #include <algorithm>
26
27 static const Type *PtrArrSByte = 0; // '[sbyte]*' type
28 static const Type *PtrSByte = 0;    // 'sbyte*' type
29
30 // ConvertCallTo - Convert a call to a varargs function with no arg types
31 // specified to a concrete nonvarargs method.
32 //
33 static void ConvertCallTo(CallInst *CI, Method *Dest) {
34   const MethodType::ParamTypes &ParamTys =
35     Dest->getMethodType()->getParamTypes();
36   BasicBlock *BB = CI->getParent();
37
38   // Get an iterator to where we want to insert cast instructions if the
39   // argument types don't agree.
40   //
41   BasicBlock::iterator BBI = find(BB->begin(), BB->end(), CI);
42   assert(BBI != BB->end() && "CallInst not in parent block?");
43
44   assert(CI->getNumOperands()-1 == ParamTys.size()&&
45          "Method calls resolved funny somehow, incompatible number of args");
46
47   vector<Value*> Params;
48
49   // Convert all of the call arguments over... inserting cast instructions if
50   // the types are not compatible.
51   for (unsigned i = 1; i < CI->getNumOperands(); ++i) {
52     Value *V = CI->getOperand(i);
53
54     if (V->getType() != ParamTys[i-1]) { // Must insert a cast...
55       Instruction *Cast = new CastInst(V, ParamTys[i-1]);
56       BBI = BB->getInstList().insert(BBI, Cast)+1;
57       V = Cast;
58     }
59
60     Params.push_back(V);
61   }
62
63   // Replace the old call instruction with a new call instruction that calls
64   // the real method.
65   //
66   ReplaceInstWithInst(BB->getInstList(), BBI, new CallInst(Dest, Params));
67 }
68
69
70 // PatchUpMethodReferences - Go over the methods that are in the module and
71 // look for methods that have the same name.  More often than not, there will
72 // be things like:
73 //    void "foo"(...)
74 //    void "foo"(int, int)
75 // because of the way things are declared in C.  If this is the case, patch
76 // things up.
77 //
78 bool CleanupGCCOutput::PatchUpMethodReferences(Module *M) {
79   SymbolTable *ST = M->getSymbolTable();
80   if (!ST) return false;
81
82   map<string, vector<Method*> > Methods;
83
84   // Loop over the entries in the symbol table. If an entry is a method pointer,
85   // then add it to the Methods map.  We do a two pass algorithm here to avoid
86   // problems with iterators getting invalidated if we did a one pass scheme.
87   //
88   for (SymbolTable::iterator I = ST->begin(), E = ST->end(); I != E; ++I)
89     if (const PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(I->first))
90       if (const MethodType *MT = dyn_cast<MethodType>(PT->getValueType())) {
91         SymbolTable::VarMap &Plane = I->second;
92         for (SymbolTable::type_iterator PI = Plane.begin(), PE = Plane.end();
93              PI != PE; ++PI) {
94           const string &Name = PI->first;
95           Method *M = cast<Method>(PI->second);
96           Methods[Name].push_back(M);          
97         }
98       }
99
100   bool Changed = false;
101
102   // Now we have a list of all methods with a particular name.  If there is more
103   // than one entry in a list, merge the methods together.
104   //
105   for (map<string, vector<Method*> >::iterator I = Methods.begin(), 
106          E = Methods.end(); I != E; ++I) {
107     vector<Method*> &Methods = I->second;
108     Method *Implementation = 0;     // Find the implementation
109     Method *Concrete = 0;
110     for (unsigned i = 0; i < Methods.size(); ) {
111       if (!Methods[i]->isExternal()) {  // Found an implementation
112         assert(Implementation == 0 && "Multiple definitions of the same"
113                " method. Case not handled yet!");
114         Implementation = Methods[i];
115       } else {
116         // Ignore methods that are never used so they don't cause spurious
117         // warnings... here we will actually DCE the function so that it isn't
118         // used later.
119         //
120         if (Methods[i]->use_size() == 0) {
121           M->getMethodList().remove(Methods[i]);
122           delete Methods[i];
123           Methods.erase(Methods.begin()+i);
124           Changed = true;
125         }
126       }
127       
128       if (Methods[i] && (!Methods[i]->getMethodType()->isVarArg() ||
129                          Methods[i]->getMethodType()->getParamTypes().size())) {
130         if (Concrete) {  // Found two different methods types.  Can't choose
131           Concrete = 0;
132           break;
133         }
134         Concrete = Methods[i];
135       }
136       ++i;
137     }
138
139     if (Methods.size() > 1) {         // Found a multiply defined method.
140       // We should find exactly one non-vararg method definition, which is
141       // probably the implementation.  Change all of the method definitions
142       // and uses to use it instead.
143       //
144       if (!Concrete) {
145         cerr << "Warning: Found methods types that are not compatible:\n";
146         for (unsigned i = 0; i < Methods.size(); ++i) {
147           cerr << "\t" << Methods[i]->getType()->getDescription() << " %"
148                << Methods[i]->getName() << endl;
149         }
150         cerr << "  No linkage of methods named '" << Methods[0]->getName()
151              << "' performed!\n";
152       } else {
153         for (unsigned i = 0; i < Methods.size(); ++i)
154           if (Methods[i] != Concrete) {
155             Method *Old = Methods[i];
156             assert(Old->getReturnType() == Concrete->getReturnType() &&
157                    "Differing return types not handled yet!");
158             assert(Old->getMethodType()->getParamTypes().size() == 0 &&
159                    "Cannot handle varargs fn's with specified element types!");
160             
161             // Attempt to convert all of the uses of the old method to the
162             // concrete form of the method.  If there is a use of the method
163             // that we don't understand here we punt to avoid making a bad
164             // transformation.
165             //
166             // At this point, we know that the return values are the same for
167             // our two functions and that the Old method has no varargs methods
168             // specified.  In otherwords it's just <retty> (...)
169             //
170             for (unsigned i = 0; i < Old->use_size(); ) {
171               User *U = *(Old->use_begin()+i);
172               if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U)) {
173                 // Convert casts directly
174                 assert(CI->getOperand(0) == Old);
175                 CI->setOperand(0, Concrete);
176                 Changed = true;
177               } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
178                 // Can only fix up calls TO the argument, not args passed in.
179                 if (CI->getCalledValue() == Old) {
180                   ConvertCallTo(CI, Concrete);
181                   Changed = true;
182                 } else {
183                   cerr << "Couldn't cleanup this function call, must be an"
184                        << " argument or something!" << CI;
185                   ++i;
186                 }
187               } else {
188                 cerr << "Cannot convert use of method: " << U << endl;
189                 ++i;
190               }
191             }
192           }
193         }
194     }
195   }
196
197   return Changed;
198 }
199
200
201 // ShouldNukSymtabEntry - Return true if this module level symbol table entry
202 // should be eliminated.
203 //
204 static inline bool ShouldNukeSymtabEntry(const pair<string, Value*> &E) {
205   // Nuke all names for primitive types!
206   if (cast<Type>(E.second)->isPrimitiveType()) return true;
207
208   // The only types that could contain .'s in the program are things generated
209   // by GCC itself, including "complex.float" and friends.  Nuke them too.
210   if (E.first.find('.') != string::npos) return true;
211
212   return false;
213 }
214
215 // doPassInitialization - For this pass, it removes global symbol table
216 // entries for primitive types.  These are never used for linking in GCC and
217 // they make the output uglier to look at, so we nuke them.
218 //
219 bool CleanupGCCOutput::doPassInitialization(Module *M) {
220   bool Changed = false;
221
222   if (PtrArrSByte == 0) {
223     PtrArrSByte = PointerType::get(ArrayType::get(Type::SByteTy));
224     PtrSByte    = PointerType::get(Type::SByteTy);
225   }
226
227   if (M->hasSymbolTable()) {
228     SymbolTable *ST = M->getSymbolTable();
229
230     // Go over the methods that are in the module and look for methods that have
231     // the same name.  More often than not, there will be things like:
232     // void "foo"(...)  and void "foo"(int, int) because of the way things are
233     // declared in C.  If this is the case, patch things up.
234     //
235     Changed |= PatchUpMethodReferences(M);
236
237
238     // If the module has a symbol table, they might be referring to the malloc
239     // and free functions.  If this is the case, grab the method pointers that 
240     // the module is using.
241     //
242     // Lookup %malloc and %free in the symbol table, for later use.  If they
243     // don't exist, or are not external, we do not worry about converting calls
244     // to that function into the appropriate instruction.
245     //
246     const PointerType *MallocType =   // Get the type for malloc
247       PointerType::get(MethodType::get(PointerType::get(Type::SByteTy),
248                                   vector<const Type*>(1, Type::UIntTy), false));
249     Malloc = cast_or_null<Method>(ST->lookup(MallocType, "malloc"));
250     if (Malloc && !Malloc->isExternal())
251       Malloc = 0;  // Don't mess with locally defined versions of the fn
252
253     const PointerType *FreeType =     // Get the type for free
254       PointerType::get(MethodType::get(Type::VoidTy,
255                vector<const Type*>(1, PointerType::get(Type::SByteTy)), false));
256     Free = cast_or_null<Method>(ST->lookup(FreeType, "free"));
257     if (Free && !Free->isExternal())
258       Free = 0;  // Don't mess with locally defined versions of the fn
259     
260
261     // Check the symbol table for superfluous type entries...
262     //
263     // Grab the 'type' plane of the module symbol...
264     SymbolTable::iterator STI = ST->find(Type::TypeTy);
265     if (STI != ST->end()) {
266       // Loop over all entries in the type plane...
267       SymbolTable::VarMap &Plane = STI->second;
268       for (SymbolTable::VarMap::iterator PI = Plane.begin(); PI != Plane.end();)
269         if (ShouldNukeSymtabEntry(*PI)) {    // Should we remove this entry?
270 #if MAP_IS_NOT_BRAINDEAD
271           PI = Plane.erase(PI);     // STD C++ Map should support this!
272 #else
273           Plane.erase(PI);          // Alas, GCC 2.95.3 doesn't  *SIGH*
274           PI = Plane.begin();
275 #endif
276           Changed = true;
277         } else {
278           ++PI;
279         }
280     }
281   }
282
283   return Changed;
284 }
285
286
287 // doOneCleanupPass - Do one pass over the input method, fixing stuff up.
288 //
289 bool CleanupGCCOutput::doOneCleanupPass(Method *M) {
290   bool Changed = false;
291   for (Method::iterator MI = M->begin(), ME = M->end(); MI != ME; ++MI) {
292     BasicBlock *BB = *MI;
293     BasicBlock::InstListType &BIL = BB->getInstList();
294
295     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(); BI != BB->end();) {
296       Instruction *I = *BI;
297
298       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
299         if (CI->getCalledValue() == Malloc) {      // Replace call to malloc?
300           MallocInst *MallocI = new MallocInst(PtrArrSByte, CI->getOperand(1),
301                                                CI->getName());
302           CI->setName("");
303           BI = BIL.insert(BI, MallocI)+1;
304           ReplaceInstWithInst(BIL, BI, new CastInst(MallocI, PtrSByte));
305           Changed = true;
306           continue;  // Skip the ++BI
307         } else if (CI->getCalledValue() == Free) { // Replace call to free?
308           ReplaceInstWithInst(BIL, BI, new FreeInst(CI->getOperand(1)));
309           Changed = true;
310           continue;  // Skip the ++BI
311         }
312       }
313
314       ++BI;
315     }
316   }
317
318   return Changed;
319 }
320
321
322 // FixCastsAndPHIs - The LLVM GCC has a tendancy to intermix Cast instructions
323 // in with the PHI nodes.  These cast instructions are potentially there for two
324 // different reasons:
325 //
326 //   1. The cast could be for an early PHI, and be accidentally inserted before
327 //      another PHI node.  In this case, the PHI node should be moved to the end
328 //      of the PHI nodes in the basic block.  We know that it is this case if
329 //      the source for the cast is a PHI node in this basic block.
330 //
331 //   2. If not #1, the cast must be a source argument for one of the PHI nodes
332 //      in the current basic block.  If this is the case, the cast should be
333 //      lifted into the basic block for the appropriate predecessor. 
334 //
335 static inline bool FixCastsAndPHIs(BasicBlock *BB) {
336   bool Changed = false;
337
338   BasicBlock::iterator InsertPos = BB->begin();
339
340   // Find the end of the interesting instructions...
341   while (isa<PHINode>(*InsertPos) || isa<CastInst>(*InsertPos)) ++InsertPos;
342
343   // Back the InsertPos up to right after the last PHI node.
344   while (InsertPos != BB->begin() && isa<CastInst>(*(InsertPos-1))) --InsertPos;
345
346   // No PHI nodes, quick exit.
347   if (InsertPos == BB->begin()) return false;
348
349   // Loop over all casts trapped between the PHI's...
350   BasicBlock::iterator I = BB->begin();
351   while (I != InsertPos) {
352     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) { // Fix all cast instructions
353       Value *Src = CI->getOperand(0);
354
355       // Move the cast instruction to the current insert position...
356       --InsertPos;            // New position for cast to go...
357       swap(*InsertPos, *I);   // Cast goes down, PHI goes up
358
359       if (isa<PHINode>(Src) &&                                // Handle case #1
360           cast<PHINode>(Src)->getParent() == BB) {
361         // We're done for case #1
362       } else {                                                // Handle case #2
363         // In case #2, we have to do a few things:
364         //   1. Remove the cast from the current basic block.
365         //   2. Identify the PHI node that the cast is for.
366         //   3. Find out which predecessor the value is for.
367         //   4. Move the cast to the end of the basic block that it SHOULD be
368         //
369
370         // Remove the cast instruction from the basic block.  The remove only
371         // invalidates iterators in the basic block that are AFTER the removed
372         // element.  Because we just moved the CastInst to the InsertPos, no
373         // iterators get invalidated.
374         //
375         BB->getInstList().remove(InsertPos);
376
377         // Find the PHI node.  Since this cast was generated specifically for a
378         // PHI node, there can only be a single PHI node using it.
379         //
380         assert(CI->use_size() == 1 && "Exactly one PHI node should use cast!");
381         PHINode *PN = cast<PHINode>(*CI->use_begin());
382
383         // Find out which operand of the PHI it is...
384         unsigned i;
385         for (i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); ++i)
386           if (PN->getIncomingValue(i) == CI)
387             break;
388         assert(i != PN->getNumIncomingValues() && "PHI doesn't use cast!");
389
390         // Get the predecessor the value is for...
391         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
392
393         // Reinsert the cast right before the terminator in Pred.
394         Pred->getInstList().insert(Pred->end()-1, CI);
395       }
396     } else {
397       ++I;
398     }
399   }
400
401
402   return Changed;
403 }
404
405 // RefactorPredecessor - When we find out that a basic block is a repeated
406 // predecessor in a PHI node, we have to refactor the method until there is at
407 // most a single instance of a basic block in any predecessor list.
408 //
409 static inline void RefactorPredecessor(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred) {
410   Method *M = BB->getParent();
411   assert(find(BB->pred_begin(), BB->pred_end(), Pred) != BB->pred_end() &&
412          "Pred is not a predecessor of BB!");
413
414   // Create a new basic block, adding it to the end of the method.
415   BasicBlock *NewBB = new BasicBlock("", M);
416
417   // Add an unconditional branch to BB to the new block.
418   NewBB->getInstList().push_back(new BranchInst(BB));
419
420   // Get the terminator that causes a branch to BB from Pred.
421   TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
422
423   // Find the first use of BB in the terminator...
424   User::op_iterator OI = find(TI->op_begin(), TI->op_end(), BB);
425   assert(OI != TI->op_end() && "Pred does not branch to BB!!!");
426
427   // Change the use of BB to point to the new stub basic block
428   *OI = NewBB;
429
430   // Now we need to loop through all of the PHI nodes in BB and convert their
431   // first incoming value for Pred to reference the new basic block instead.
432   //
433   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); 
434        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I) {
435     int BBIdx = PN->getBasicBlockIndex(Pred);
436     assert(BBIdx != -1 && "PHI node doesn't have an entry for Pred!");
437
438     // The value that used to look like it came from Pred now comes from NewBB
439     PN->setIncomingBlock((unsigned)BBIdx, NewBB);
440   }
441 }
442
443
444 // CheckIncomingValueFor - Make sure that the specified PHI node has an entry
445 // for the provided basic block.  If it doesn't, add one and return true.
446 //
447 static inline void CheckIncomingValueFor(PHINode *PN, BasicBlock *BB) {
448   if (PN->getBasicBlockIndex(BB) != -1) return;  // Already has value
449
450   Value      *NewVal = 0;
451   const Type *Ty = PN->getType();
452
453   if (const PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(Ty))
454     NewVal = ConstPoolPointerNull::get(PT);
455   else if (Ty == Type::BoolTy)
456     NewVal = ConstPoolBool::True;
457   else if (Ty == Type::FloatTy || Ty == Type::DoubleTy)
458     NewVal = ConstPoolFP::get(Ty, 42);
459   else if (Ty->isIntegral())
460     NewVal = ConstPoolInt::get(Ty, 42);
461
462   assert(NewVal && "Unknown PHI node type!");
463   PN->addIncoming(NewVal, BB);
464
465
466 // fixLocalProblems - Loop through the method and fix problems with the PHI
467 // nodes in the current method.  The two problems that are handled are:
468 //
469 //  1. PHI nodes with multiple entries for the same predecessor.  GCC sometimes
470 //     generates code that looks like this:
471 //
472 //  bb7:  br bool %cond1004, label %bb8, label %bb8
473 //  bb8: %reg119 = phi uint [ 0, %bb7 ], [ 1, %bb7 ]
474 //     
475 //     which is completely illegal LLVM code.  To compensate for this, we insert
476 //     an extra basic block, and convert the code to look like this:
477 //
478 //  bb7: br bool %cond1004, label %bbX, label %bb8
479 //  bbX: br label bb8
480 //  bb8: %reg119 = phi uint [ 0, %bbX ], [ 1, %bb7 ]
481 //
482 //
483 //  2. PHI nodes with fewer arguments than predecessors.
484 //     These can be generated by GCC if a variable is uninitalized over a path
485 //     in the CFG.  We fix this by adding an entry for the missing predecessors
486 //     that is initialized to either 42 for a numeric/FP value, or null if it's
487 //     a pointer value. This problem can be generated by code that looks like
488 //     this:
489 //         int foo(int y) {
490 //           int X;
491 //           if (y) X = 1;
492 //           return X;
493 //         }
494 //
495 static bool fixLocalProblems(Method *M) {
496   bool Changed = false;
497   // Don't use iterators because invalidation gets messy...
498   for (unsigned MI = 0; MI < M->size(); ++MI) {
499     BasicBlock *BB = M->getBasicBlocks()[MI];
500
501     Changed |= FixCastsAndPHIs(BB);
502
503     if (isa<PHINode>(BB->front())) {
504       const vector<BasicBlock*> Preds(BB->pred_begin(), BB->pred_end());
505
506       // Handle Problem #1.  Sort the list of predecessors so that it is easy to
507       // decide whether or not duplicate predecessors exist.
508       vector<BasicBlock*> SortedPreds(Preds);
509       sort(SortedPreds.begin(), SortedPreds.end());
510
511       // Loop over the predecessors, looking for adjacent BB's that are equal.
512       BasicBlock *LastOne = 0;
513       for (unsigned i = 0; i < Preds.size(); ++i) {
514         if (SortedPreds[i] == LastOne) {   // Found a duplicate.
515           RefactorPredecessor(BB, SortedPreds[i]);
516           Changed = true;
517         }
518         LastOne = SortedPreds[i];
519       }
520
521       // Loop over all of the PHI nodes in the current BB.  These PHI nodes are
522       // guaranteed to be at the beginning of the basic block.
523       //
524       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); 
525            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I) {
526         
527         // Handle problem #2.
528         if (PN->getNumIncomingValues() != Preds.size()) {
529           assert(PN->getNumIncomingValues() <= Preds.size() &&
530                  "Can't handle extra arguments to PHI nodes!");
531           for (unsigned i = 0; i < Preds.size(); ++i)
532             CheckIncomingValueFor(PN, Preds[i]);
533           Changed = true;
534         }
535       }
536     }
537   }
538   return Changed;
539 }
540
541
542
543
544 // doPerMethodWork - This method simplifies the specified method hopefully.
545 //
546 bool CleanupGCCOutput::doPerMethodWork(Method *M) {
547   bool Changed = fixLocalProblems(M);
548   while (doOneCleanupPass(M)) Changed = true;
549   return Changed;
550 }