Optimize the case where we are inlining a function that contains only one basic block,
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / InlineFunction.cpp
1 //===- InlineFunction.cpp - Code to perform function inlining -------------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements inlining of a function into a call site, resolving
11 // parameters and the return value as appropriate.
12 //
13 // FIXME: This pass should transform alloca instructions in the called function
14 // into alloca/dealloca pairs!  Or perhaps it should refuse to inline them!
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
19 #include "llvm/Constant.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/Module.h"
22 #include "llvm/Instructions.h"
23 #include "llvm/Intrinsics.h"
24 #include "llvm/Support/CallSite.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
26 using namespace llvm;
27
28 bool llvm::InlineFunction(CallInst *CI) { return InlineFunction(CallSite(CI)); }
29 bool llvm::InlineFunction(InvokeInst *II) {return InlineFunction(CallSite(II));}
30
31 // InlineFunction - This function inlines the called function into the basic
32 // block of the caller.  This returns false if it is not possible to inline this
33 // call.  The program is still in a well defined state if this occurs though.
34 //
35 // Note that this only does one level of inlining.  For example, if the 
36 // instruction 'call B' is inlined, and 'B' calls 'C', then the call to 'C' now 
37 // exists in the instruction stream.  Similiarly this will inline a recursive
38 // function by one level.
39 //
40 bool llvm::InlineFunction(CallSite CS) {
41   Instruction *TheCall = CS.getInstruction();
42   assert(TheCall->getParent() && TheCall->getParent()->getParent() &&
43          "Instruction not in function!");
44
45   const Function *CalledFunc = CS.getCalledFunction();
46   if (CalledFunc == 0 ||          // Can't inline external function or indirect
47       CalledFunc->isExternal() || // call, or call to a vararg function!
48       CalledFunc->getFunctionType()->isVarArg()) return false;
49
50   BasicBlock *OrigBB = TheCall->getParent();
51   Function *Caller = OrigBB->getParent();
52
53   // Get an iterator to the last basic block in the function, which will have
54   // the new function inlined after it.
55   //
56   Function::iterator LastBlock = &Caller->back();
57
58   // Make sure to capture all of the return instructions from the cloned
59   // function.
60   std::vector<ReturnInst*> Returns;
61   { // Scope to destroy ValueMap after cloning.
62     // Calculate the vector of arguments to pass into the function cloner...
63     std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
64     assert(std::distance(CalledFunc->abegin(), CalledFunc->aend()) == 
65            std::distance(CS.arg_begin(), CS.arg_end()) &&
66            "No varargs calls can be inlined!");
67     
68     CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
69     for (Function::const_aiterator I = CalledFunc->abegin(),
70            E = CalledFunc->aend(); I != E; ++I, ++AI)
71       ValueMap[I] = *AI;
72     
73     // Clone the entire body of the callee into the caller.  
74     CloneFunctionInto(Caller, CalledFunc, ValueMap, Returns, ".i");
75   }    
76   
77   // Remember the first block that is newly cloned over.
78   Function::iterator FirstNewBlock = LastBlock; ++FirstNewBlock;
79
80   // If there are any alloca instructions in the block that used to be the entry
81   // block for the callee, move them to the entry block of the caller.  First
82   // calculate which instruction they should be inserted before.  We insert the
83   // instructions at the end of the current alloca list.
84   //
85   if (isa<AllocaInst>(FirstNewBlock->begin())) {
86     BasicBlock::iterator InsertPoint = Caller->begin()->begin();
87     while (isa<AllocaInst>(InsertPoint)) ++InsertPoint;
88     
89     for (BasicBlock::iterator I = FirstNewBlock->begin(),
90            E = FirstNewBlock->end(); I != E; )
91       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I++))
92         if (isa<Constant>(AI->getArraySize())) {
93           FirstNewBlock->getInstList().remove(AI);
94           Caller->front().getInstList().insert(InsertPoint, AI);      
95         }
96   }
97
98   // If we are inlining for an invoke instruction, we must make sure to rewrite
99   // any inlined 'unwind' instructions into branches to the invoke exception
100   // destination, and call instructions into invoke instructions.
101   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
102     BasicBlock *InvokeDest = II->getExceptionalDest();
103     std::vector<Value*> InvokeDestPHIValues;
104
105     // If there are PHI nodes in the exceptional destination block, we need to
106     // keep track of which values came into them from this invoke, then remove
107     // the entry for this block.
108     for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
109          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
110       // Save the value to use for this edge...
111       InvokeDestPHIValues.push_back(PN->getIncomingValueForBlock(OrigBB));
112
113     for (Function::iterator BB = FirstNewBlock, E = Caller->end();
114          BB != E; ++BB) {
115       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
116         // We only need to check for function calls: inlined invoke instructions
117         // require no special handling...
118         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
119           // Convert this function call into an invoke instruction...
120
121           // First, split the basic block...
122           BasicBlock *Split = BB->splitBasicBlock(CI, CI->getName()+".noexc");
123           
124           // Next, create the new invoke instruction, inserting it at the end
125           // of the old basic block.
126           InvokeInst *II =
127             new InvokeInst(CI->getCalledValue(), Split, InvokeDest, 
128                            std::vector<Value*>(CI->op_begin()+1, CI->op_end()),
129                            CI->getName(), BB->getTerminator());
130
131           // Make sure that anything using the call now uses the invoke!
132           CI->replaceAllUsesWith(II);
133
134           // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
135           BB->getInstList().pop_back();
136           Split->getInstList().pop_front();  // Delete the original call
137           
138           // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
139           // there is now a new entry in them.
140           unsigned i = 0;
141           for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
142                PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I, ++i)
143             PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
144
145           // This basic block is now complete, start scanning the next one.
146           break;
147         } else {
148           ++I;
149         }
150       }
151
152       if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
153         // An UnwindInst requires special handling when it gets inlined into an
154         // invoke site.  Once this happens, we know that the unwind would cause
155         // a control transfer to the invoke exception destination, so we can
156         // transform it into a direct branch to the exception destination.
157         new BranchInst(InvokeDest, UI);
158
159         // Delete the unwind instruction!
160         UI->getParent()->getInstList().pop_back();
161
162         // Update any PHI nodes in the exceptional block to indicate that
163         // there is now a new entry in them.
164         unsigned i = 0;
165         for (BasicBlock::iterator I = InvokeDest->begin();
166              PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I, ++i)
167           PN->addIncoming(InvokeDestPHIValues[i], BB);
168       }
169     }
170
171     // Now that everything is happy, we have one final detail.  The PHI nodes in
172     // the exception destination block still have entries due to the original
173     // invoke instruction.  Eliminate these entries (which might even delete the
174     // PHI node) now.
175     InvokeDest->removePredecessor(II->getParent());
176   }
177
178   // If we cloned in _exactly one_ basic block, and if that block ends in a
179   // return instruction, we splice the body of the inlined callee directly into
180   // the calling basic block.
181   if (Returns.size() == 1 && std::distance(FirstNewBlock, Caller->end()) == 1) {
182     // Move all of the instructions right before the call.
183     OrigBB->getInstList().splice(TheCall, FirstNewBlock->getInstList(),
184                                  FirstNewBlock->begin(), FirstNewBlock->end());
185     // Remove the cloned basic block.
186     Caller->getBasicBlockList().pop_back();
187     
188     // If the call site was an invoke instruction, add a branch to the normal
189     // destination.
190     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall))
191       new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
192
193     // If the return instruction returned a value, replace uses of the call with
194     // uses of the returned value.
195     if (!TheCall->use_empty())
196       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
197
198     // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
199     TheCall->getParent()->getInstList().erase(TheCall);
200
201     // Since we are now done with the return instruction, delete it also.
202     Returns[0]->getParent()->getInstList().erase(Returns[0]);
203
204     // We are now done with the inlining.
205     return true;
206   }
207
208   // Otherwise, we have the normal case, of more than one block to inline or
209   // multiple return sites.
210
211   // We want to clone the entire callee function into the hole between the
212   // "starter" and "ender" blocks.  How we accomplish this depends on whether
213   // this is an invoke instruction or a call instruction.
214   BasicBlock *AfterCallBB;
215   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TheCall)) {
216     
217     // Add an unconditional branch to make this look like the CallInst case...
218     BranchInst *NewBr = new BranchInst(II->getNormalDest(), TheCall);
219     
220     // Split the basic block.  This guarantees that no PHI nodes will have to be
221     // updated due to new incoming edges, and make the invoke case more
222     // symmetric to the call case.
223     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(NewBr,
224                                           CalledFunc->getName()+".entry");
225     
226   } else {  // It's a call
227     // If this is a call instruction, we need to split the basic block that
228     // the call lives in.
229     //
230     AfterCallBB = OrigBB->splitBasicBlock(TheCall,
231                                           CalledFunc->getName()+".entry");
232   }
233
234   // Change the branch that used to go to AfterCallBB to branch to the first
235   // basic block of the inlined function.
236   //
237   TerminatorInst *Br = OrigBB->getTerminator();
238   assert(Br && Br->getOpcode() == Instruction::Br && 
239          "splitBasicBlock broken!");
240   Br->setOperand(0, FirstNewBlock);
241
242
243   // Now that the function is correct, make it a little bit nicer.  In
244   // particular, move the basic blocks inserted from the end of the function
245   // into the space made by splitting the source basic block.
246   //
247   Caller->getBasicBlockList().splice(AfterCallBB, Caller->getBasicBlockList(),
248                                      FirstNewBlock, Caller->end());
249
250   // Handle all of the return instructions that we just cloned in, and eliminate
251   // any users of the original call/invoke instruction.
252   if (Returns.size() > 1) {
253     // The PHI node should go at the front of the new basic block to merge all
254     // possible incoming values.
255     //
256     PHINode *PHI = 0;
257     if (!TheCall->use_empty()) {
258       PHI = new PHINode(CalledFunc->getReturnType(),
259                         TheCall->getName(), AfterCallBB->begin());
260         
261       // Anything that used the result of the function call should now use the
262       // PHI node as their operand.
263       //
264       TheCall->replaceAllUsesWith(PHI);
265     }
266       
267     // Loop over all of the return instructions, turning them into unconditional
268     // branches to the merge point now, and adding entries to the PHI node as
269     // appropriate.
270     for (unsigned i = 0, e = Returns.size(); i != e; ++i) {
271       ReturnInst *RI = Returns[i];
272         
273       if (PHI) {
274         assert(RI->getReturnValue() && "Ret should have value!");
275         assert(RI->getReturnValue()->getType() == PHI->getType() && 
276                "Ret value not consistent in function!");
277         PHI->addIncoming(RI->getReturnValue(), RI->getParent());
278       }
279         
280       // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
281       new BranchInst(AfterCallBB, RI);
282         
283       // Delete the return instruction now
284       RI->getParent()->getInstList().erase(RI);
285     }
286       
287   } else if (!Returns.empty()) {
288     // Otherwise, if there is exactly one return value, just replace anything
289     // using the return value of the call with the computed value.
290     if (!TheCall->use_empty())
291       TheCall->replaceAllUsesWith(Returns[0]->getReturnValue());
292       
293     // Add a branch to the merge point where the PHI node lives if it exists.
294     new BranchInst(AfterCallBB, Returns[0]);
295       
296     // Delete the return instruction now
297     Returns[0]->getParent()->getInstList().erase(Returns[0]);
298   }
299     
300   // Since we are now done with the Call/Invoke, we can delete it.
301   TheCall->getParent()->getInstList().erase(TheCall);
302
303   // We should always be able to fold the entry block of the function into the
304   // single predecessor of the block...
305   assert(cast<BranchInst>(Br)->isUnconditional() &&"splitBasicBlock broken!");
306   BasicBlock *CalleeEntry = cast<BranchInst>(Br)->getSuccessor(0);
307   SimplifyCFG(CalleeEntry);
308     
309   // Okay, continue the CFG cleanup.  It's often the case that there is only a
310   // single return instruction in the callee function.  If this is the case,
311   // then we have an unconditional branch from the return block to the
312   // 'AfterCallBB'.  Check for this case, and eliminate the branch is possible.
313   SimplifyCFG(AfterCallBB);
314
315   return true;
316 }