Fix minor bug
[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           continue;
126         }
127       }
128       
129       if (Methods[i] && (!Methods[i]->getMethodType()->isVarArg() ||
130                          Methods[i]->getMethodType()->getParamTypes().size())) {
131         if (Concrete) {  // Found two different methods types.  Can't choose
132           Concrete = 0;
133           break;
134         }
135         Concrete = Methods[i];
136       }
137       ++i;
138     }
139
140     if (Methods.size() > 1) {         // Found a multiply defined method.
141       // We should find exactly one non-vararg method definition, which is
142       // probably the implementation.  Change all of the method definitions
143       // and uses to use it instead.
144       //
145       if (!Concrete) {
146         cerr << "Warning: Found methods types that are not compatible:\n";
147         for (unsigned i = 0; i < Methods.size(); ++i) {
148           cerr << "\t" << Methods[i]->getType()->getDescription() << " %"
149                << Methods[i]->getName() << endl;
150         }
151         cerr << "  No linkage of methods named '" << Methods[0]->getName()
152              << "' performed!\n";
153       } else {
154         for (unsigned i = 0; i < Methods.size(); ++i)
155           if (Methods[i] != Concrete) {
156             Method *Old = Methods[i];
157             assert(Old->getReturnType() == Concrete->getReturnType() &&
158                    "Differing return types not handled yet!");
159             assert(Old->getMethodType()->getParamTypes().size() == 0 &&
160                    "Cannot handle varargs fn's with specified element types!");
161             
162             // Attempt to convert all of the uses of the old method to the
163             // concrete form of the method.  If there is a use of the method
164             // that we don't understand here we punt to avoid making a bad
165             // transformation.
166             //
167             // At this point, we know that the return values are the same for
168             // our two functions and that the Old method has no varargs methods
169             // specified.  In otherwords it's just <retty> (...)
170             //
171             for (unsigned i = 0; i < Old->use_size(); ) {
172               User *U = *(Old->use_begin()+i);
173               if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U)) {
174                 // Convert casts directly
175                 assert(CI->getOperand(0) == Old);
176                 CI->setOperand(0, Concrete);
177                 Changed = true;
178               } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
179                 // Can only fix up calls TO the argument, not args passed in.
180                 if (CI->getCalledValue() == Old) {
181                   ConvertCallTo(CI, Concrete);
182                   Changed = true;
183                 } else {
184                   cerr << "Couldn't cleanup this function call, must be an"
185                        << " argument or something!" << CI;
186                   ++i;
187                 }
188               } else {
189                 cerr << "Cannot convert use of method: " << U << endl;
190                 ++i;
191               }
192             }
193           }
194         }
195     }
196   }
197
198   return Changed;
199 }
200
201
202 // ShouldNukSymtabEntry - Return true if this module level symbol table entry
203 // should be eliminated.
204 //
205 static inline bool ShouldNukeSymtabEntry(const pair<string, Value*> &E) {
206   // Nuke all names for primitive types!
207   if (cast<Type>(E.second)->isPrimitiveType()) return true;
208
209   // The only types that could contain .'s in the program are things generated
210   // by GCC itself, including "complex.float" and friends.  Nuke them too.
211   if (E.first.find('.') != string::npos) return true;
212
213   return false;
214 }
215
216 // doPassInitialization - For this pass, it removes global symbol table
217 // entries for primitive types.  These are never used for linking in GCC and
218 // they make the output uglier to look at, so we nuke them.
219 //
220 bool CleanupGCCOutput::doPassInitialization(Module *M) {
221   bool Changed = false;
222
223   if (PtrArrSByte == 0) {
224     PtrArrSByte = PointerType::get(ArrayType::get(Type::SByteTy));
225     PtrSByte    = PointerType::get(Type::SByteTy);
226   }
227
228   if (M->hasSymbolTable()) {
229     SymbolTable *ST = M->getSymbolTable();
230
231     // Go over the methods that are in the module and look for methods that have
232     // the same name.  More often than not, there will be things like:
233     // void "foo"(...)  and void "foo"(int, int) because of the way things are
234     // declared in C.  If this is the case, patch things up.
235     //
236     Changed |= PatchUpMethodReferences(M);
237
238
239     // If the module has a symbol table, they might be referring to the malloc
240     // and free functions.  If this is the case, grab the method pointers that 
241     // the module is using.
242     //
243     // Lookup %malloc and %free in the symbol table, for later use.  If they
244     // don't exist, or are not external, we do not worry about converting calls
245     // to that function into the appropriate instruction.
246     //
247     const PointerType *MallocType =   // Get the type for malloc
248       PointerType::get(MethodType::get(PointerType::get(Type::SByteTy),
249                                   vector<const Type*>(1, Type::UIntTy), false));
250     Malloc = cast_or_null<Method>(ST->lookup(MallocType, "malloc"));
251     if (Malloc && !Malloc->isExternal())
252       Malloc = 0;  // Don't mess with locally defined versions of the fn
253
254     const PointerType *FreeType =     // Get the type for free
255       PointerType::get(MethodType::get(Type::VoidTy,
256                vector<const Type*>(1, PointerType::get(Type::SByteTy)), false));
257     Free = cast_or_null<Method>(ST->lookup(FreeType, "free"));
258     if (Free && !Free->isExternal())
259       Free = 0;  // Don't mess with locally defined versions of the fn
260     
261
262     // Check the symbol table for superfluous type entries...
263     //
264     // Grab the 'type' plane of the module symbol...
265     SymbolTable::iterator STI = ST->find(Type::TypeTy);
266     if (STI != ST->end()) {
267       // Loop over all entries in the type plane...
268       SymbolTable::VarMap &Plane = STI->second;
269       for (SymbolTable::VarMap::iterator PI = Plane.begin(); PI != Plane.end();)
270         if (ShouldNukeSymtabEntry(*PI)) {    // Should we remove this entry?
271 #if MAP_IS_NOT_BRAINDEAD
272           PI = Plane.erase(PI);     // STD C++ Map should support this!
273 #else
274           Plane.erase(PI);          // Alas, GCC 2.95.3 doesn't  *SIGH*
275           PI = Plane.begin();
276 #endif
277           Changed = true;
278         } else {
279           ++PI;
280         }
281     }
282   }
283
284   return Changed;
285 }
286
287
288 // doOneCleanupPass - Do one pass over the input method, fixing stuff up.
289 //
290 bool CleanupGCCOutput::doOneCleanupPass(Method *M) {
291   bool Changed = false;
292   for (Method::iterator MI = M->begin(), ME = M->end(); MI != ME; ++MI) {
293     BasicBlock *BB = *MI;
294     BasicBlock::InstListType &BIL = BB->getInstList();
295
296     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(); BI != BB->end();) {
297       Instruction *I = *BI;
298
299       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
300         if (CI->getCalledValue() == Malloc) {      // Replace call to malloc?
301           MallocInst *MallocI = new MallocInst(PtrArrSByte, CI->getOperand(1),
302                                                CI->getName());
303           CI->setName("");
304           BI = BIL.insert(BI, MallocI)+1;
305           ReplaceInstWithInst(BIL, BI, new CastInst(MallocI, PtrSByte));
306           Changed = true;
307           continue;  // Skip the ++BI
308         } else if (CI->getCalledValue() == Free) { // Replace call to free?
309           ReplaceInstWithInst(BIL, BI, new FreeInst(CI->getOperand(1)));
310           Changed = true;
311           continue;  // Skip the ++BI
312         }
313       }
314
315       ++BI;
316     }
317   }
318
319   return Changed;
320 }
321
322
323 // FixCastsAndPHIs - The LLVM GCC has a tendancy to intermix Cast instructions
324 // in with the PHI nodes.  These cast instructions are potentially there for two
325 // different reasons:
326 //
327 //   1. The cast could be for an early PHI, and be accidentally inserted before
328 //      another PHI node.  In this case, the PHI node should be moved to the end
329 //      of the PHI nodes in the basic block.  We know that it is this case if
330 //      the source for the cast is a PHI node in this basic block.
331 //
332 //   2. If not #1, the cast must be a source argument for one of the PHI nodes
333 //      in the current basic block.  If this is the case, the cast should be
334 //      lifted into the basic block for the appropriate predecessor. 
335 //
336 static inline bool FixCastsAndPHIs(BasicBlock *BB) {
337   bool Changed = false;
338
339   BasicBlock::iterator InsertPos = BB->begin();
340
341   // Find the end of the interesting instructions...
342   while (isa<PHINode>(*InsertPos) || isa<CastInst>(*InsertPos)) ++InsertPos;
343
344   // Back the InsertPos up to right after the last PHI node.
345   while (InsertPos != BB->begin() && isa<CastInst>(*(InsertPos-1))) --InsertPos;
346
347   // No PHI nodes, quick exit.
348   if (InsertPos == BB->begin()) return false;
349
350   // Loop over all casts trapped between the PHI's...
351   BasicBlock::iterator I = BB->begin();
352   while (I != InsertPos) {
353     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) { // Fix all cast instructions
354       Value *Src = CI->getOperand(0);
355
356       // Move the cast instruction to the current insert position...
357       --InsertPos;            // New position for cast to go...
358       swap(*InsertPos, *I);   // Cast goes down, PHI goes up
359
360       if (isa<PHINode>(Src) &&                                // Handle case #1
361           cast<PHINode>(Src)->getParent() == BB) {
362         // We're done for case #1
363       } else {                                                // Handle case #2
364         // In case #2, we have to do a few things:
365         //   1. Remove the cast from the current basic block.
366         //   2. Identify the PHI node that the cast is for.
367         //   3. Find out which predecessor the value is for.
368         //   4. Move the cast to the end of the basic block that it SHOULD be
369         //
370
371         // Remove the cast instruction from the basic block.  The remove only
372         // invalidates iterators in the basic block that are AFTER the removed
373         // element.  Because we just moved the CastInst to the InsertPos, no
374         // iterators get invalidated.
375         //
376         BB->getInstList().remove(InsertPos);
377
378         // Find the PHI node.  Since this cast was generated specifically for a
379         // PHI node, there can only be a single PHI node using it.
380         //
381         assert(CI->use_size() == 1 && "Exactly one PHI node should use cast!");
382         PHINode *PN = cast<PHINode>(*CI->use_begin());
383
384         // Find out which operand of the PHI it is...
385         unsigned i;
386         for (i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); ++i)
387           if (PN->getIncomingValue(i) == CI)
388             break;
389         assert(i != PN->getNumIncomingValues() && "PHI doesn't use cast!");
390
391         // Get the predecessor the value is for...
392         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
393
394         // Reinsert the cast right before the terminator in Pred.
395         Pred->getInstList().insert(Pred->end()-1, CI);
396       }
397     } else {
398       ++I;
399     }
400   }
401
402
403   return Changed;
404 }
405
406 // RefactorPredecessor - When we find out that a basic block is a repeated
407 // predecessor in a PHI node, we have to refactor the method until there is at
408 // most a single instance of a basic block in any predecessor list.
409 //
410 static inline void RefactorPredecessor(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred) {
411   Method *M = BB->getParent();
412   assert(find(BB->pred_begin(), BB->pred_end(), Pred) != BB->pred_end() &&
413          "Pred is not a predecessor of BB!");
414
415   // Create a new basic block, adding it to the end of the method.
416   BasicBlock *NewBB = new BasicBlock("", M);
417
418   // Add an unconditional branch to BB to the new block.
419   NewBB->getInstList().push_back(new BranchInst(BB));
420
421   // Get the terminator that causes a branch to BB from Pred.
422   TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
423
424   // Find the first use of BB in the terminator...
425   User::op_iterator OI = find(TI->op_begin(), TI->op_end(), BB);
426   assert(OI != TI->op_end() && "Pred does not branch to BB!!!");
427
428   // Change the use of BB to point to the new stub basic block
429   *OI = NewBB;
430
431   // Now we need to loop through all of the PHI nodes in BB and convert their
432   // first incoming value for Pred to reference the new basic block instead.
433   //
434   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); 
435        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I) {
436     int BBIdx = PN->getBasicBlockIndex(Pred);
437     assert(BBIdx != -1 && "PHI node doesn't have an entry for Pred!");
438
439     // The value that used to look like it came from Pred now comes from NewBB
440     PN->setIncomingBlock((unsigned)BBIdx, NewBB);
441   }
442 }
443
444
445 // CheckIncomingValueFor - Make sure that the specified PHI node has an entry
446 // for the provided basic block.  If it doesn't, add one and return true.
447 //
448 static inline void CheckIncomingValueFor(PHINode *PN, BasicBlock *BB) {
449   if (PN->getBasicBlockIndex(BB) != -1) return;  // Already has value
450
451   Value      *NewVal = 0;
452   const Type *Ty = PN->getType();
453
454   if (const PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(Ty))
455     NewVal = ConstPoolPointerNull::get(PT);
456   else if (Ty == Type::BoolTy)
457     NewVal = ConstPoolBool::True;
458   else if (Ty == Type::FloatTy || Ty == Type::DoubleTy)
459     NewVal = ConstPoolFP::get(Ty, 42);
460   else if (Ty->isIntegral())
461     NewVal = ConstPoolInt::get(Ty, 42);
462
463   assert(NewVal && "Unknown PHI node type!");
464   PN->addIncoming(NewVal, BB);
465
466
467 // fixLocalProblems - Loop through the method and fix problems with the PHI
468 // nodes in the current method.  The two problems that are handled are:
469 //
470 //  1. PHI nodes with multiple entries for the same predecessor.  GCC sometimes
471 //     generates code that looks like this:
472 //
473 //  bb7:  br bool %cond1004, label %bb8, label %bb8
474 //  bb8: %reg119 = phi uint [ 0, %bb7 ], [ 1, %bb7 ]
475 //     
476 //     which is completely illegal LLVM code.  To compensate for this, we insert
477 //     an extra basic block, and convert the code to look like this:
478 //
479 //  bb7: br bool %cond1004, label %bbX, label %bb8
480 //  bbX: br label bb8
481 //  bb8: %reg119 = phi uint [ 0, %bbX ], [ 1, %bb7 ]
482 //
483 //
484 //  2. PHI nodes with fewer arguments than predecessors.
485 //     These can be generated by GCC if a variable is uninitalized over a path
486 //     in the CFG.  We fix this by adding an entry for the missing predecessors
487 //     that is initialized to either 42 for a numeric/FP value, or null if it's
488 //     a pointer value. This problem can be generated by code that looks like
489 //     this:
490 //         int foo(int y) {
491 //           int X;
492 //           if (y) X = 1;
493 //           return X;
494 //         }
495 //
496 static bool fixLocalProblems(Method *M) {
497   bool Changed = false;
498   // Don't use iterators because invalidation gets messy...
499   for (unsigned MI = 0; MI < M->size(); ++MI) {
500     BasicBlock *BB = M->getBasicBlocks()[MI];
501
502     Changed |= FixCastsAndPHIs(BB);
503
504     if (isa<PHINode>(BB->front())) {
505       const vector<BasicBlock*> Preds(BB->pred_begin(), BB->pred_end());
506
507       // Handle Problem #1.  Sort the list of predecessors so that it is easy to
508       // decide whether or not duplicate predecessors exist.
509       vector<BasicBlock*> SortedPreds(Preds);
510       sort(SortedPreds.begin(), SortedPreds.end());
511
512       // Loop over the predecessors, looking for adjacent BB's that are equal.
513       BasicBlock *LastOne = 0;
514       for (unsigned i = 0; i < Preds.size(); ++i) {
515         if (SortedPreds[i] == LastOne) {   // Found a duplicate.
516           RefactorPredecessor(BB, SortedPreds[i]);
517           Changed = true;
518         }
519         LastOne = SortedPreds[i];
520       }
521
522       // Loop over all of the PHI nodes in the current BB.  These PHI nodes are
523       // guaranteed to be at the beginning of the basic block.
524       //
525       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); 
526            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I) {
527         
528         // Handle problem #2.
529         if (PN->getNumIncomingValues() != Preds.size()) {
530           assert(PN->getNumIncomingValues() <= Preds.size() &&
531                  "Can't handle extra arguments to PHI nodes!");
532           for (unsigned i = 0; i < Preds.size(); ++i)
533             CheckIncomingValueFor(PN, Preds[i]);
534           Changed = true;
535         }
536       }
537     }
538   }
539   return Changed;
540 }
541
542
543
544
545 // doPerMethodWork - This method simplifies the specified method hopefully.
546 //
547 bool CleanupGCCOutput::doPerMethodWork(Method *M) {
548   bool Changed = fixLocalProblems(M);
549   while (doOneCleanupPass(M)) Changed = true;
550   return Changed;
551 }