For PR1205:
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / CorrelatedExprs.cpp
1 //===- CorrelatedExprs.cpp - Pass to detect and eliminated c.e.'s ---------===//
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 // Correlated Expression Elimination propagates information from conditional
11 // branches to blocks dominated by destinations of the branch.  It propagates
12 // information from the condition check itself into the body of the branch,
13 // allowing transformations like these for example:
14 //
15 //  if (i == 7)
16 //    ... 4*i;  // constant propagation
17 //
18 //  M = i+1; N = j+1;
19 //  if (i == j)
20 //    X = M-N;  // = M-M == 0;
21 //
22 // This is called Correlated Expression Elimination because we eliminate or
23 // simplify expressions that are correlated with the direction of a branch.  In
24 // this way we use static information to give us some information about the
25 // dynamic value of a variable.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #define DEBUG_TYPE "cee"
30 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
31 #include "llvm/Constants.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Function.h"
34 #include "llvm/Instructions.h"
35 #include "llvm/Type.h"
36 #include "llvm/DerivedTypes.h"
37 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
38 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
39 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
40 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
41 #include "llvm/Support/CFG.h"
42 #include "llvm/Support/Compiler.h"
43 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
44 #include "llvm/Support/Debug.h"
45 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
46 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
47 #include <algorithm>
48 using namespace llvm;
49
50 STATISTIC(NumCmpRemoved, "Number of cmp instruction eliminated");
51 STATISTIC(NumOperandsCann, "Number of operands canonicalized");
52 STATISTIC(BranchRevectors, "Number of branches revectored");
53
54 namespace {
55   class ValueInfo;
56   class VISIBILITY_HIDDEN Relation {
57     Value *Val;          // Relation to what value?
58     unsigned Rel;        // SetCC or ICmp relation, or Add if no information
59   public:
60     Relation(Value *V) : Val(V), Rel(Instruction::Add) {}
61     bool operator<(const Relation &R) const { return Val < R.Val; }
62     Value *getValue() const { return Val; }
63     unsigned getRelation() const { return Rel; }
64
65     // contradicts - Return true if the relationship specified by the operand
66     // contradicts already known information.
67     //
68     bool contradicts(unsigned Rel, const ValueInfo &VI) const;
69
70     // incorporate - Incorporate information in the argument into this relation
71     // entry.  This assumes that the information doesn't contradict itself.  If
72     // any new information is gained, true is returned, otherwise false is
73     // returned to indicate that nothing was updated.
74     //
75     bool incorporate(unsigned Rel, ValueInfo &VI);
76
77     // KnownResult - Whether or not this condition determines the result of a
78     // setcc or icmp in the program.  False & True are intentionally 0 & 1 
79     // so we can convert to bool by casting after checking for unknown.
80     //
81     enum KnownResult { KnownFalse = 0, KnownTrue = 1, Unknown = 2 };
82
83     // getImpliedResult - If this relationship between two values implies that
84     // the specified relationship is true or false, return that.  If we cannot
85     // determine the result required, return Unknown.
86     //
87     KnownResult getImpliedResult(unsigned Rel) const;
88
89     // print - Output this relation to the specified stream
90     void print(std::ostream &OS) const;
91     void dump() const;
92   };
93
94
95   // ValueInfo - One instance of this record exists for every value with
96   // relationships between other values.  It keeps track of all of the
97   // relationships to other values in the program (specified with Relation) that
98   // are known to be valid in a region.
99   //
100   class VISIBILITY_HIDDEN ValueInfo {
101     // RelationShips - this value is know to have the specified relationships to
102     // other values.  There can only be one entry per value, and this list is
103     // kept sorted by the Val field.
104     std::vector<Relation> Relationships;
105
106     // If information about this value is known or propagated from constant
107     // expressions, this range contains the possible values this value may hold.
108     ConstantRange Bounds;
109
110     // If we find that this value is equal to another value that has a lower
111     // rank, this value is used as it's replacement.
112     //
113     Value *Replacement;
114   public:
115     ValueInfo(const Type *Ty)
116       : Bounds(Ty->isInteger() ? Ty : Type::Int32Ty), Replacement(0) {}
117
118     // getBounds() - Return the constant bounds of the value...
119     const ConstantRange &getBounds() const { return Bounds; }
120     ConstantRange &getBounds() { return Bounds; }
121
122     const std::vector<Relation> &getRelationships() { return Relationships; }
123
124     // getReplacement - Return the value this value is to be replaced with if it
125     // exists, otherwise return null.
126     //
127     Value *getReplacement() const { return Replacement; }
128
129     // setReplacement - Used by the replacement calculation pass to figure out
130     // what to replace this value with, if anything.
131     //
132     void setReplacement(Value *Repl) { Replacement = Repl; }
133
134     // getRelation - return the relationship entry for the specified value.
135     // This can invalidate references to other Relations, so use it carefully.
136     //
137     Relation &getRelation(Value *V) {
138       // Binary search for V's entry...
139       std::vector<Relation>::iterator I =
140         std::lower_bound(Relationships.begin(), Relationships.end(),
141                          Relation(V));
142
143       // If we found the entry, return it...
144       if (I != Relationships.end() && I->getValue() == V)
145         return *I;
146
147       // Insert and return the new relationship...
148       return *Relationships.insert(I, V);
149     }
150
151     const Relation *requestRelation(Value *V) const {
152       // Binary search for V's entry...
153       std::vector<Relation>::const_iterator I =
154         std::lower_bound(Relationships.begin(), Relationships.end(),
155                          Relation(V));
156       if (I != Relationships.end() && I->getValue() == V)
157         return &*I;
158       return 0;
159     }
160
161     // print - Output information about this value relation...
162     void print(std::ostream &OS, Value *V) const;
163     void dump() const;
164   };
165
166   // RegionInfo - Keeps track of all of the value relationships for a region.  A
167   // region is the are dominated by a basic block.  RegionInfo's keep track of
168   // the RegionInfo for their dominator, because anything known in a dominator
169   // is known to be true in a dominated block as well.
170   //
171   class VISIBILITY_HIDDEN RegionInfo {
172     BasicBlock *BB;
173
174     // ValueMap - Tracks the ValueInformation known for this region
175     typedef std::map<Value*, ValueInfo> ValueMapTy;
176     ValueMapTy ValueMap;
177   public:
178     RegionInfo(BasicBlock *bb) : BB(bb) {}
179
180     // getEntryBlock - Return the block that dominates all of the members of
181     // this region.
182     BasicBlock *getEntryBlock() const { return BB; }
183
184     // empty - return true if this region has no information known about it.
185     bool empty() const { return ValueMap.empty(); }
186
187     const RegionInfo &operator=(const RegionInfo &RI) {
188       ValueMap = RI.ValueMap;
189       return *this;
190     }
191
192     // print - Output information about this region...
193     void print(std::ostream &OS) const;
194     void dump() const;
195
196     // Allow external access.
197     typedef ValueMapTy::iterator iterator;
198     iterator begin() { return ValueMap.begin(); }
199     iterator end() { return ValueMap.end(); }
200
201     ValueInfo &getValueInfo(Value *V) {
202       ValueMapTy::iterator I = ValueMap.lower_bound(V);
203       if (I != ValueMap.end() && I->first == V) return I->second;
204       return ValueMap.insert(I, std::make_pair(V, V->getType()))->second;
205     }
206
207     const ValueInfo *requestValueInfo(Value *V) const {
208       ValueMapTy::const_iterator I = ValueMap.find(V);
209       if (I != ValueMap.end()) return &I->second;
210       return 0;
211     }
212
213     /// removeValueInfo - Remove anything known about V from our records.  This
214     /// works whether or not we know anything about V.
215     ///
216     void removeValueInfo(Value *V) {
217       ValueMap.erase(V);
218     }
219   };
220
221   /// CEE - Correlated Expression Elimination
222   class VISIBILITY_HIDDEN CEE : public FunctionPass {
223     std::map<Value*, unsigned> RankMap;
224     std::map<BasicBlock*, RegionInfo> RegionInfoMap;
225     ETForest *EF;
226     DominatorTree *DT;
227   public:
228     virtual bool runOnFunction(Function &F);
229
230     // We don't modify the program, so we preserve all analyses
231     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
232       AU.addRequired<ETForest>();
233       AU.addRequired<DominatorTree>();
234       AU.addRequiredID(BreakCriticalEdgesID);
235     };
236
237     // print - Implement the standard print form to print out analysis
238     // information.
239     virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
240
241   private:
242     RegionInfo &getRegionInfo(BasicBlock *BB) {
243       std::map<BasicBlock*, RegionInfo>::iterator I
244         = RegionInfoMap.lower_bound(BB);
245       if (I != RegionInfoMap.end() && I->first == BB) return I->second;
246       return RegionInfoMap.insert(I, std::make_pair(BB, BB))->second;
247     }
248
249     void BuildRankMap(Function &F);
250     unsigned getRank(Value *V) const {
251       if (isa<Constant>(V)) return 0;
252       std::map<Value*, unsigned>::const_iterator I = RankMap.find(V);
253       if (I != RankMap.end()) return I->second;
254       return 0; // Must be some other global thing
255     }
256
257     bool TransformRegion(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks);
258
259     bool ForwardCorrelatedEdgeDestination(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
260                                           RegionInfo &RI);
261
262     void ForwardSuccessorTo(TerminatorInst *TI, unsigned Succ, BasicBlock *D,
263                             RegionInfo &RI);
264     void ReplaceUsesOfValueInRegion(Value *Orig, Value *New,
265                                     BasicBlock *RegionDominator);
266     void CalculateRegionExitBlocks(BasicBlock *BB, BasicBlock *OldSucc,
267                                    std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks);
268     void InsertRegionExitMerges(PHINode *NewPHI, Instruction *OldVal,
269                              const std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks);
270
271     void PropagateBranchInfo(BranchInst *BI);
272     void PropagateSwitchInfo(SwitchInst *SI);
273     void PropagateEquality(Value *Op0, Value *Op1, RegionInfo &RI);
274     void PropagateRelation(unsigned Opcode, Value *Op0,
275                            Value *Op1, RegionInfo &RI);
276     void UpdateUsersOfValue(Value *V, RegionInfo &RI);
277     void IncorporateInstruction(Instruction *Inst, RegionInfo &RI);
278     void ComputeReplacements(RegionInfo &RI);
279
280     // getCmpResult - Given a icmp instruction, determine if the result is
281     // determined by facts we already know about the region under analysis.
282     // Return KnownTrue, KnownFalse, or UnKnown based on what we can determine.
283     Relation::KnownResult getCmpResult(CmpInst *ICI, const RegionInfo &RI);
284
285     bool SimplifyBasicBlock(BasicBlock &BB, const RegionInfo &RI);
286     bool SimplifyInstruction(Instruction *Inst, const RegionInfo &RI);
287   };
288   RegisterPass<CEE> X("cee", "Correlated Expression Elimination");
289 }
290
291 FunctionPass *llvm::createCorrelatedExpressionEliminationPass() {
292   return new CEE();
293 }
294
295
296 bool CEE::runOnFunction(Function &F) {
297   // Build a rank map for the function...
298   BuildRankMap(F);
299
300   // Traverse the dominator tree, computing information for each node in the
301   // tree.  Note that our traversal will not even touch unreachable basic
302   // blocks.
303   EF = &getAnalysis<ETForest>();
304   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
305
306   std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
307   bool Changed = TransformRegion(&F.getEntryBlock(), VisitedBlocks);
308
309   RegionInfoMap.clear();
310   RankMap.clear();
311   return Changed;
312 }
313
314 // TransformRegion - Transform the region starting with BB according to the
315 // calculated region information for the block.  Transforming the region
316 // involves analyzing any information this block provides to successors,
317 // propagating the information to successors, and finally transforming
318 // successors.
319 //
320 // This method processes the function in depth first order, which guarantees
321 // that we process the immediate dominator of a block before the block itself.
322 // Because we are passing information from immediate dominators down to
323 // dominatees, we obviously have to process the information source before the
324 // information consumer.
325 //
326 bool CEE::TransformRegion(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks){
327   // Prevent infinite recursion...
328   if (VisitedBlocks.count(BB)) return false;
329   VisitedBlocks.insert(BB);
330
331   // Get the computed region information for this block...
332   RegionInfo &RI = getRegionInfo(BB);
333
334   // Compute the replacement information for this block...
335   ComputeReplacements(RI);
336
337   // If debugging, print computed region information...
338   DEBUG(RI.print(*cerr.stream()));
339
340   // Simplify the contents of this block...
341   bool Changed = SimplifyBasicBlock(*BB, RI);
342
343   // Get the terminator of this basic block...
344   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
345
346   // Loop over all of the blocks that this block is the immediate dominator for.
347   // Because all information known in this region is also known in all of the
348   // blocks that are dominated by this one, we can safely propagate the
349   // information down now.
350   //
351   DominatorTree::Node *BBN = (*DT)[BB];
352   if (!RI.empty())        // Time opt: only propagate if we can change something
353     for (unsigned i = 0, e = BBN->getChildren().size(); i != e; ++i) {
354       BasicBlock *Dominated = BBN->getChildren()[i]->getBlock();
355       assert(RegionInfoMap.find(Dominated) == RegionInfoMap.end() &&
356              "RegionInfo should be calculated in dominanace order!");
357       getRegionInfo(Dominated) = RI;
358     }
359
360   // Now that all of our successors have information if they deserve it,
361   // propagate any information our terminator instruction finds to our
362   // successors.
363   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
364     if (BI->isConditional())
365       PropagateBranchInfo(BI);
366   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
367     PropagateSwitchInfo(SI);
368   }
369
370   // If this is a branch to a block outside our region that simply performs
371   // another conditional branch, one whose outcome is known inside of this
372   // region, then vector this outgoing edge directly to the known destination.
373   //
374   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
375     while (ForwardCorrelatedEdgeDestination(TI, i, RI)) {
376       ++BranchRevectors;
377       Changed = true;
378     }
379
380   // Now that all of our successors have information, recursively process them.
381   for (unsigned i = 0, e = BBN->getChildren().size(); i != e; ++i)
382     Changed |= TransformRegion(BBN->getChildren()[i]->getBlock(),VisitedBlocks);
383
384   return Changed;
385 }
386
387 // isBlockSimpleEnoughForCheck to see if the block is simple enough for us to
388 // revector the conditional branch in the bottom of the block, do so now.
389 //
390 static bool isBlockSimpleEnough(BasicBlock *BB) {
391   assert(isa<BranchInst>(BB->getTerminator()));
392   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
393   assert(BI->isConditional());
394
395   // Check the common case first: empty block, or block with just a setcc.
396   if (BB->size() == 1 ||
397       (BB->size() == 2 && &BB->front() == BI->getCondition() &&
398        BI->getCondition()->hasOneUse()))
399     return true;
400
401   // Check the more complex case now...
402   BasicBlock::iterator I = BB->begin();
403
404   // FIXME: This should be reenabled once the regression with SIM is fixed!
405 #if 0
406   // PHI Nodes are ok, just skip over them...
407   while (isa<PHINode>(*I)) ++I;
408 #endif
409
410   // Accept the setcc instruction...
411   if (&*I == BI->getCondition())
412     ++I;
413
414   // Nothing else is acceptable here yet.  We must not revector... unless we are
415   // at the terminator instruction.
416   if (&*I == BI)
417     return true;
418
419   return false;
420 }
421
422
423 bool CEE::ForwardCorrelatedEdgeDestination(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
424                                            RegionInfo &RI) {
425   // If this successor is a simple block not in the current region, which
426   // contains only a conditional branch, we decide if the outcome of the branch
427   // can be determined from information inside of the region.  Instead of going
428   // to this block, we can instead go to the destination we know is the right
429   // target.
430   //
431
432   // Check to see if we dominate the block. If so, this block will get the
433   // condition turned to a constant anyway.
434   //
435   //if (EF->dominates(RI.getEntryBlock(), BB))
436   // return 0;
437
438   BasicBlock *BB = TI->getParent();
439
440   // Get the destination block of this edge...
441   BasicBlock *OldSucc = TI->getSuccessor(SuccNo);
442
443   // Make sure that the block ends with a conditional branch and is simple
444   // enough for use to be able to revector over.
445   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OldSucc->getTerminator());
446   if (BI == 0 || !BI->isConditional() || !isBlockSimpleEnough(OldSucc))
447     return false;
448
449   // We can only forward the branch over the block if the block ends with a
450   // cmp we can determine the outcome for.
451   //
452   // FIXME: we can make this more generic.  Code below already handles more
453   // generic case.
454   if (!isa<CmpInst>(BI->getCondition()))
455     return false;
456
457   // Make a new RegionInfo structure so that we can simulate the effect of the
458   // PHI nodes in the block we are skipping over...
459   //
460   RegionInfo NewRI(RI);
461
462   // Remove value information for all of the values we are simulating... to make
463   // sure we don't have any stale information.
464   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end(); I!=E; ++I)
465     if (I->getType() != Type::VoidTy)
466       NewRI.removeValueInfo(I);
467
468   // Put the newly discovered information into the RegionInfo...
469   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end(); I!=E; ++I)
470     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
471       int OpNum = PN->getBasicBlockIndex(BB);
472       assert(OpNum != -1 && "PHI doesn't have incoming edge for predecessor!?");
473       PropagateEquality(PN, PN->getIncomingValue(OpNum), NewRI);
474     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
475       Relation::KnownResult Res = getCmpResult(CI, NewRI);
476       if (Res == Relation::Unknown) return false;
477       PropagateEquality(CI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, Res), NewRI);
478     } else {
479       assert(isa<BranchInst>(*I) && "Unexpected instruction type!");
480     }
481
482   // Compute the facts implied by what we have discovered...
483   ComputeReplacements(NewRI);
484
485   ValueInfo &PredicateVI = NewRI.getValueInfo(BI->getCondition());
486   if (PredicateVI.getReplacement() &&
487       isa<Constant>(PredicateVI.getReplacement()) &&
488       !isa<GlobalValue>(PredicateVI.getReplacement())) {
489     ConstantInt *CB = cast<ConstantInt>(PredicateVI.getReplacement());
490
491     // Forward to the successor that corresponds to the branch we will take.
492     ForwardSuccessorTo(TI, SuccNo, 
493                        BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue()), NewRI);
494     return true;
495   }
496
497   return false;
498 }
499
500 static Value *getReplacementOrValue(Value *V, RegionInfo &RI) {
501   if (const ValueInfo *VI = RI.requestValueInfo(V))
502     if (Value *Repl = VI->getReplacement())
503       return Repl;
504   return V;
505 }
506
507 /// ForwardSuccessorTo - We have found that we can forward successor # 'SuccNo'
508 /// of Terminator 'TI' to the 'Dest' BasicBlock.  This method performs the
509 /// mechanics of updating SSA information and revectoring the branch.
510 ///
511 void CEE::ForwardSuccessorTo(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
512                              BasicBlock *Dest, RegionInfo &RI) {
513   // If there are any PHI nodes in the Dest BB, we must duplicate the entry
514   // in the PHI node for the old successor to now include an entry from the
515   // current basic block.
516   //
517   BasicBlock *OldSucc = TI->getSuccessor(SuccNo);
518   BasicBlock *BB = TI->getParent();
519
520   DOUT << "Forwarding branch in basic block %" << BB->getName()
521        << " from block %" << OldSucc->getName() << " to block %"
522        << Dest->getName() << "\n"
523        << "Before forwarding: " << *BB->getParent();
524
525   // Because we know that there cannot be critical edges in the flow graph, and
526   // that OldSucc has multiple outgoing edges, this means that Dest cannot have
527   // multiple incoming edges.
528   //
529 #ifndef NDEBUG
530   pred_iterator DPI = pred_begin(Dest); ++DPI;
531   assert(DPI == pred_end(Dest) && "Critical edge found!!");
532 #endif
533
534   // Loop over any PHI nodes in the destination, eliminating them, because they
535   // may only have one input.
536   //
537   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&Dest->front())) {
538     assert(PN->getNumIncomingValues() == 1 && "Crit edge found!");
539     // Eliminate the PHI node
540     PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
541     Dest->getInstList().erase(PN);
542   }
543
544   // If there are values defined in the "OldSucc" basic block, we need to insert
545   // PHI nodes in the regions we are dealing with to emulate them.  This can
546   // insert dead phi nodes, but it is more trouble to see if they are used than
547   // to just blindly insert them.
548   //
549   if (EF->dominates(OldSucc, Dest)) {
550     // RegionExitBlocks - Find all of the blocks that are not dominated by Dest,
551     // but have predecessors that are.  Additionally, prune down the set to only
552     // include blocks that are dominated by OldSucc as well.
553     //
554     std::vector<BasicBlock*> RegionExitBlocks;
555     CalculateRegionExitBlocks(Dest, OldSucc, RegionExitBlocks);
556
557     for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end();
558          I != E; ++I)
559       if (I->getType() != Type::VoidTy) {
560         // Create and insert the PHI node into the top of Dest.
561         PHINode *NewPN = new PHINode(I->getType(), I->getName()+".fw_merge",
562                                      Dest->begin());
563         // There is definitely an edge from OldSucc... add the edge now
564         NewPN->addIncoming(I, OldSucc);
565
566         // There is also an edge from BB now, add the edge with the calculated
567         // value from the RI.
568         NewPN->addIncoming(getReplacementOrValue(I, RI), BB);
569
570         // Make everything in the Dest region use the new PHI node now...
571         ReplaceUsesOfValueInRegion(I, NewPN, Dest);
572
573         // Make sure that exits out of the region dominated by NewPN get PHI
574         // nodes that merge the values as appropriate.
575         InsertRegionExitMerges(NewPN, I, RegionExitBlocks);
576       }
577   }
578
579   // If there were PHI nodes in OldSucc, we need to remove the entry for this
580   // edge from the PHI node, and we need to replace any references to the PHI
581   // node with a new value.
582   //
583   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
584     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
585
586     // Get the value flowing across the old edge and remove the PHI node entry
587     // for this edge: we are about to remove the edge!  Don't remove the PHI
588     // node yet though if this is the last edge into it.
589     Value *EdgeValue = PN->removeIncomingValue(BB, false);
590
591     // Make sure that anything that used to use PN now refers to EdgeValue
592     ReplaceUsesOfValueInRegion(PN, EdgeValue, Dest);
593
594     // If there is only one value left coming into the PHI node, replace the PHI
595     // node itself with the one incoming value left.
596     //
597     if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
598       assert(PN->getNumIncomingValues() == 1);
599       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
600       PN->getParent()->getInstList().erase(PN);
601       I = OldSucc->begin();
602     } else if (PN->getNumIncomingValues() == 0) {  // Nuke the PHI
603       // If we removed the last incoming value to this PHI, nuke the PHI node
604       // now.
605       PN->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(PN->getType()));
606       PN->getParent()->getInstList().erase(PN);
607       I = OldSucc->begin();
608     } else {
609       ++I;  // Otherwise, move on to the next PHI node
610     }
611   }
612
613   // Actually revector the branch now...
614   TI->setSuccessor(SuccNo, Dest);
615
616   // If we just introduced a critical edge in the flow graph, make sure to break
617   // it right away...
618   SplitCriticalEdge(TI, SuccNo, this);
619
620   // Make sure that we don't introduce critical edges from oldsucc now!
621   for (unsigned i = 0, e = OldSucc->getTerminator()->getNumSuccessors();
622        i != e; ++i)
623     SplitCriticalEdge(OldSucc->getTerminator(), i, this);
624
625   // Since we invalidated the CFG, recalculate the dominator set so that it is
626   // useful for later processing!
627   // FIXME: This is much worse than it really should be!
628   //EF->recalculate();
629
630   DOUT << "After forwarding: " << *BB->getParent();
631 }
632
633 /// ReplaceUsesOfValueInRegion - This method replaces all uses of Orig with uses
634 /// of New.  It only affects instructions that are defined in basic blocks that
635 /// are dominated by Head.
636 ///
637 void CEE::ReplaceUsesOfValueInRegion(Value *Orig, Value *New,
638                                      BasicBlock *RegionDominator) {
639   assert(Orig != New && "Cannot replace value with itself");
640   std::vector<Instruction*> InstsToChange;
641   std::vector<PHINode*>     PHIsToChange;
642   InstsToChange.reserve(Orig->getNumUses());
643
644   // Loop over instructions adding them to InstsToChange vector, this allows us
645   // an easy way to avoid invalidating the use_iterator at a bad time.
646   for (Value::use_iterator I = Orig->use_begin(), E = Orig->use_end();
647        I != E; ++I)
648     if (Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*I))
649       if (EF->dominates(RegionDominator, User->getParent()))
650         InstsToChange.push_back(User);
651       else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
652         PHIsToChange.push_back(PN);
653       }
654
655   // PHIsToChange contains PHI nodes that use Orig that do not live in blocks
656   // dominated by orig.  If the block the value flows in from is dominated by
657   // RegionDominator, then we rewrite the PHI
658   for (unsigned i = 0, e = PHIsToChange.size(); i != e; ++i) {
659     PHINode *PN = PHIsToChange[i];
660     for (unsigned j = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); j != e; ++j)
661       if (PN->getIncomingValue(j) == Orig &&
662           EF->dominates(RegionDominator, PN->getIncomingBlock(j)))
663         PN->setIncomingValue(j, New);
664   }
665
666   // Loop over the InstsToChange list, replacing all uses of Orig with uses of
667   // New.  This list contains all of the instructions in our region that use
668   // Orig.
669   for (unsigned i = 0, e = InstsToChange.size(); i != e; ++i)
670     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(InstsToChange[i])) {
671       // PHINodes must be handled carefully.  If the PHI node itself is in the
672       // region, we have to make sure to only do the replacement for incoming
673       // values that correspond to basic blocks in the region.
674       for (unsigned j = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); j != e; ++j)
675         if (PN->getIncomingValue(j) == Orig &&
676             EF->dominates(RegionDominator, PN->getIncomingBlock(j)))
677           PN->setIncomingValue(j, New);
678
679     } else {
680       InstsToChange[i]->replaceUsesOfWith(Orig, New);
681     }
682 }
683
684 static void CalcRegionExitBlocks(BasicBlock *Header, BasicBlock *BB,
685                                  std::set<BasicBlock*> &Visited,
686                                  ETForest &EF,
687                                  std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks) {
688   if (Visited.count(BB)) return;
689   Visited.insert(BB);
690
691   if (EF.dominates(Header, BB)) {  // Block in the region, recursively traverse
692     for (succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); I != E; ++I)
693       CalcRegionExitBlocks(Header, *I, Visited, EF, RegionExitBlocks);
694   } else {
695     // Header does not dominate this block, but we have a predecessor that does
696     // dominate us.  Add ourself to the list.
697     RegionExitBlocks.push_back(BB);
698   }
699 }
700
701 /// CalculateRegionExitBlocks - Find all of the blocks that are not dominated by
702 /// BB, but have predecessors that are.  Additionally, prune down the set to
703 /// only include blocks that are dominated by OldSucc as well.
704 ///
705 void CEE::CalculateRegionExitBlocks(BasicBlock *BB, BasicBlock *OldSucc,
706                                     std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks){
707   std::set<BasicBlock*> Visited;  // Don't infinite loop
708
709   // Recursively calculate blocks we are interested in...
710   CalcRegionExitBlocks(BB, BB, Visited, *EF, RegionExitBlocks);
711
712   // Filter out blocks that are not dominated by OldSucc...
713   for (unsigned i = 0; i != RegionExitBlocks.size(); ) {
714     if (EF->dominates(OldSucc, RegionExitBlocks[i]))
715       ++i;  // Block is ok, keep it.
716     else {
717       // Move to end of list...
718       std::swap(RegionExitBlocks[i], RegionExitBlocks.back());
719       RegionExitBlocks.pop_back();        // Nuke the end
720     }
721   }
722 }
723
724 void CEE::InsertRegionExitMerges(PHINode *BBVal, Instruction *OldVal,
725                              const std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks) {
726   assert(BBVal->getType() == OldVal->getType() && "Should be derived values!");
727   BasicBlock *BB = BBVal->getParent();
728
729   // Loop over all of the blocks we have to place PHIs in, doing it.
730   for (unsigned i = 0, e = RegionExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
731     BasicBlock *FBlock = RegionExitBlocks[i];  // Block on the frontier
732
733     // Create the new PHI node
734     PHINode *NewPN = new PHINode(BBVal->getType(),
735                                  OldVal->getName()+".fw_frontier",
736                                  FBlock->begin());
737
738     // Add an incoming value for every predecessor of the block...
739     for (pred_iterator PI = pred_begin(FBlock), PE = pred_end(FBlock);
740          PI != PE; ++PI) {
741       // If the incoming edge is from the region dominated by BB, use BBVal,
742       // otherwise use OldVal.
743       NewPN->addIncoming(EF->dominates(BB, *PI) ? BBVal : OldVal, *PI);
744     }
745
746     // Now make everyone dominated by this block use this new value!
747     ReplaceUsesOfValueInRegion(OldVal, NewPN, FBlock);
748   }
749 }
750
751
752
753 // BuildRankMap - This method builds the rank map data structure which gives
754 // each instruction/value in the function a value based on how early it appears
755 // in the function.  We give constants and globals rank 0, arguments are
756 // numbered starting at one, and instructions are numbered in reverse post-order
757 // from where the arguments leave off.  This gives instructions in loops higher
758 // values than instructions not in loops.
759 //
760 void CEE::BuildRankMap(Function &F) {
761   unsigned Rank = 1;  // Skip rank zero.
762
763   // Number the arguments...
764   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
765     RankMap[I] = Rank++;
766
767   // Number the instructions in reverse post order...
768   ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(&F);
769   for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
770          E = RPOT.end(); I != E; ++I)
771     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end();
772          BBI != E; ++BBI)
773       if (BBI->getType() != Type::VoidTy)
774         RankMap[BBI] = Rank++;
775 }
776
777
778 // PropagateBranchInfo - When this method is invoked, we need to propagate
779 // information derived from the branch condition into the true and false
780 // branches of BI.  Since we know that there aren't any critical edges in the
781 // flow graph, this can proceed unconditionally.
782 //
783 void CEE::PropagateBranchInfo(BranchInst *BI) {
784   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch!");
785
786   // Propagate information into the true block...
787   //
788   PropagateEquality(BI->getCondition(), ConstantInt::getTrue(),
789                     getRegionInfo(BI->getSuccessor(0)));
790
791   // Propagate information into the false block...
792   //
793   PropagateEquality(BI->getCondition(), ConstantInt::getFalse(),
794                     getRegionInfo(BI->getSuccessor(1)));
795 }
796
797
798 // PropagateSwitchInfo - We need to propagate the value tested by the
799 // switch statement through each case block.
800 //
801 void CEE::PropagateSwitchInfo(SwitchInst *SI) {
802   // Propagate information down each of our non-default case labels.  We
803   // don't yet propagate information down the default label, because a
804   // potentially large number of inequality constraints provide less
805   // benefit per unit work than a single equality constraint.
806   //
807   Value *cond = SI->getCondition();
808   for (unsigned i = 1; i < SI->getNumSuccessors(); ++i)
809     PropagateEquality(cond, SI->getSuccessorValue(i),
810                       getRegionInfo(SI->getSuccessor(i)));
811 }
812
813
814 // PropagateEquality - If we discover that two values are equal to each other in
815 // a specified region, propagate this knowledge recursively.
816 //
817 void CEE::PropagateEquality(Value *Op0, Value *Op1, RegionInfo &RI) {
818   if (Op0 == Op1) return;  // Gee whiz. Are these really equal each other?
819
820   if (isa<Constant>(Op0))  // Make sure the constant is always Op1
821     std::swap(Op0, Op1);
822
823   // Make sure we don't already know these are equal, to avoid infinite loops...
824   ValueInfo &VI = RI.getValueInfo(Op0);
825
826   // Get information about the known relationship between Op0 & Op1
827   Relation &KnownRelation = VI.getRelation(Op1);
828
829   // If we already know they're equal, don't reprocess...
830   if (KnownRelation.getRelation() == FCmpInst::FCMP_OEQ ||
831       KnownRelation.getRelation() == ICmpInst::ICMP_EQ)
832     return;
833
834   // If this is boolean, check to see if one of the operands is a constant.  If
835   // it's a constant, then see if the other one is one of a setcc instruction,
836   // an AND, OR, or XOR instruction.
837   //
838   ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
839   if (CB && Op1->getType() == Type::Int1Ty) {
840     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
841       // If we know that this instruction is an AND instruction, and the 
842       // result is true, this means that both operands to the OR are known 
843       // to be true as well.
844       //
845       if (CB->getZExtValue() && Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
846         PropagateEquality(Inst->getOperand(0), CB, RI);
847         PropagateEquality(Inst->getOperand(1), CB, RI);
848       }
849
850       // If we know that this instruction is an OR instruction, and the result
851       // is false, this means that both operands to the OR are know to be 
852       // false as well.
853       //
854       if (!CB->getZExtValue() && Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
855         PropagateEquality(Inst->getOperand(0), CB, RI);
856         PropagateEquality(Inst->getOperand(1), CB, RI);
857       }
858
859       // If we know that this instruction is a NOT instruction, we know that 
860       // the operand is known to be the inverse of whatever the current 
861       // value is.
862       //
863       if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst))
864         if (BinaryOperator::isNot(BOp))
865           PropagateEquality(BinaryOperator::getNotArgument(BOp),
866                             ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
867                                              !CB->getZExtValue()), RI);
868
869       // If we know the value of a FCmp instruction, propagate the information
870       // about the relation into this region as well.
871       //
872       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Inst)) {
873         if (CB->getZExtValue()) {  // If we know the condition is true...
874           // Propagate info about the LHS to the RHS & RHS to LHS
875           PropagateRelation(FCI->getPredicate(), FCI->getOperand(0),
876                             FCI->getOperand(1), RI);
877           PropagateRelation(FCI->getSwappedPredicate(),
878                             FCI->getOperand(1), FCI->getOperand(0), RI);
879
880         } else {               // If we know the condition is false...
881           // We know the opposite of the condition is true...
882           FCmpInst::Predicate C = FCI->getInversePredicate();
883
884           PropagateRelation(C, FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1), RI);
885           PropagateRelation(FCmpInst::getSwappedPredicate(C),
886                             FCI->getOperand(1), FCI->getOperand(0), RI);
887         }
888       }
889     
890       // If we know the value of a ICmp instruction, propagate the information
891       // about the relation into this region as well.
892       //
893       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
894         if (CB->getZExtValue()) { // If we know the condition is true...
895           // Propagate info about the LHS to the RHS & RHS to LHS
896           PropagateRelation(ICI->getPredicate(), ICI->getOperand(0),
897                             ICI->getOperand(1), RI);
898           PropagateRelation(ICI->getSwappedPredicate(), ICI->getOperand(1),
899                             ICI->getOperand(1), RI);
900
901         } else {               // If we know the condition is false ...
902           // We know the opposite of the condition is true...
903           ICmpInst::Predicate C = ICI->getInversePredicate();
904
905           PropagateRelation(C, ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1), RI);
906           PropagateRelation(ICmpInst::getSwappedPredicate(C),
907                             ICI->getOperand(1), ICI->getOperand(0), RI);
908         }
909       }
910     }
911   }
912
913   // Propagate information about Op0 to Op1 & visa versa
914   PropagateRelation(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1, RI);
915   PropagateRelation(ICmpInst::ICMP_EQ, Op1, Op0, RI);
916   PropagateRelation(FCmpInst::FCMP_OEQ, Op0, Op1, RI);
917   PropagateRelation(FCmpInst::FCMP_OEQ, Op1, Op0, RI);
918 }
919
920
921 // PropagateRelation - We know that the specified relation is true in all of the
922 // blocks in the specified region.  Propagate the information about Op0 and
923 // anything derived from it into this region.
924 //
925 void CEE::PropagateRelation(unsigned Opcode, Value *Op0,
926                             Value *Op1, RegionInfo &RI) {
927   assert(Op0->getType() == Op1->getType() && "Equal types expected!");
928
929   // Constants are already pretty well understood.  We will apply information
930   // about the constant to Op1 in another call to PropagateRelation.
931   //
932   if (isa<Constant>(Op0)) return;
933
934   // Get the region information for this block to update...
935   ValueInfo &VI = RI.getValueInfo(Op0);
936
937   // Get information about the known relationship between Op0 & Op1
938   Relation &Op1R = VI.getRelation(Op1);
939
940   // Quick bailout for common case if we are reprocessing an instruction...
941   if (Op1R.getRelation() == Opcode)
942     return;
943
944   // If we already have information that contradicts the current information we
945   // are propagating, ignore this info.  Something bad must have happened!
946   //
947   if (Op1R.contradicts(Opcode, VI)) {
948     Op1R.contradicts(Opcode, VI);
949     cerr << "Contradiction found for opcode: "
950          << ((isa<ICmpInst>(Op0)||isa<ICmpInst>(Op1)) ? 
951                   Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp) :
952                   Instruction::getOpcodeName(Opcode))
953          << "\n";
954     Op1R.print(*cerr.stream());
955     return;
956   }
957
958   // If the information propagated is new, then we want process the uses of this
959   // instruction to propagate the information down to them.
960   //
961   if (Op1R.incorporate(Opcode, VI))
962     UpdateUsersOfValue(Op0, RI);
963 }
964
965
966 // UpdateUsersOfValue - The information about V in this region has been updated.
967 // Propagate this to all consumers of the value.
968 //
969 void CEE::UpdateUsersOfValue(Value *V, RegionInfo &RI) {
970   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(), E = V->use_end();
971        I != E; ++I)
972     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
973       // If this is an instruction using a value that we know something about,
974       // try to propagate information to the value produced by the
975       // instruction.  We can only do this if it is an instruction we can
976       // propagate information for (a setcc for example), and we only WANT to
977       // do this if the instruction dominates this region.
978       //
979       // If the instruction doesn't dominate this region, then it cannot be
980       // used in this region and we don't care about it.  If the instruction
981       // is IN this region, then we will simplify the instruction before we
982       // get to uses of it anyway, so there is no reason to bother with it
983       // here.  This check is also effectively checking to make sure that Inst
984       // is in the same function as our region (in case V is a global f.e.).
985       //
986       if (EF->properlyDominates(Inst->getParent(), RI.getEntryBlock()))
987         IncorporateInstruction(Inst, RI);
988     }
989 }
990
991 // IncorporateInstruction - We just updated the information about one of the
992 // operands to the specified instruction.  Update the information about the
993 // value produced by this instruction
994 //
995 void CEE::IncorporateInstruction(Instruction *Inst, RegionInfo &RI) {
996   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Inst)) {
997     // See if we can figure out a result for this instruction...
998     Relation::KnownResult Result = getCmpResult(CI, RI);
999     if (Result != Relation::Unknown) {
1000       PropagateEquality(CI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, Result != 0), RI);
1001     }
1002   }
1003 }
1004
1005
1006 // ComputeReplacements - Some values are known to be equal to other values in a
1007 // region.  For example if there is a comparison of equality between a variable
1008 // X and a constant C, we can replace all uses of X with C in the region we are
1009 // interested in.  We generalize this replacement to replace variables with
1010 // other variables if they are equal and there is a variable with lower rank
1011 // than the current one.  This offers a canonicalizing property that exposes
1012 // more redundancies for later transformations to take advantage of.
1013 //
1014 void CEE::ComputeReplacements(RegionInfo &RI) {
1015   // Loop over all of the values in the region info map...
1016   for (RegionInfo::iterator I = RI.begin(), E = RI.end(); I != E; ++I) {
1017     ValueInfo &VI = I->second;
1018
1019     // If we know that this value is a particular constant, set Replacement to
1020     // the constant...
1021     Value *Replacement = VI.getBounds().getSingleElement();
1022
1023     // If this value is not known to be some constant, figure out the lowest
1024     // rank value that it is known to be equal to (if anything).
1025     //
1026     if (Replacement == 0) {
1027       // Find out if there are any equality relationships with values of lower
1028       // rank than VI itself...
1029       unsigned MinRank = getRank(I->first);
1030
1031       // Loop over the relationships known about Op0.
1032       const std::vector<Relation> &Relationships = VI.getRelationships();
1033       for (unsigned i = 0, e = Relationships.size(); i != e; ++i)
1034         if (Relationships[i].getRelation() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
1035           unsigned R = getRank(Relationships[i].getValue());
1036           if (R < MinRank) {
1037             MinRank = R;
1038             Replacement = Relationships[i].getValue();
1039           }
1040         }
1041         else if (Relationships[i].getRelation() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1042           unsigned R = getRank(Relationships[i].getValue());
1043           if (R < MinRank) {
1044             MinRank = R;
1045             Replacement = Relationships[i].getValue();
1046           }
1047         }
1048     }
1049
1050     // If we found something to replace this value with, keep track of it.
1051     if (Replacement)
1052       VI.setReplacement(Replacement);
1053   }
1054 }
1055
1056 // SimplifyBasicBlock - Given information about values in region RI, simplify
1057 // the instructions in the specified basic block.
1058 //
1059 bool CEE::SimplifyBasicBlock(BasicBlock &BB, const RegionInfo &RI) {
1060   bool Changed = false;
1061   for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ) {
1062     Instruction *Inst = I++;
1063
1064     // Convert instruction arguments to canonical forms...
1065     Changed |= SimplifyInstruction(Inst, RI);
1066
1067     if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Inst)) {
1068       // Try to simplify a setcc instruction based on inherited information
1069       Relation::KnownResult Result = getCmpResult(CI, RI);
1070       if (Result != Relation::Unknown) {
1071         DEBUG(cerr << "Replacing icmp with " << Result
1072                    << " constant: " << *CI);
1073
1074         CI->replaceAllUsesWith(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, (bool)Result));
1075         // The instruction is now dead, remove it from the program.
1076         CI->getParent()->getInstList().erase(CI);
1077         ++NumCmpRemoved;
1078         Changed = true;
1079       }
1080     }
1081   }
1082
1083   return Changed;
1084 }
1085
1086 // SimplifyInstruction - Inspect the operands of the instruction, converting
1087 // them to their canonical form if possible.  This takes care of, for example,
1088 // replacing a value 'X' with a constant 'C' if the instruction in question is
1089 // dominated by a true seteq 'X', 'C'.
1090 //
1091 bool CEE::SimplifyInstruction(Instruction *I, const RegionInfo &RI) {
1092   bool Changed = false;
1093
1094   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1095     if (const ValueInfo *VI = RI.requestValueInfo(I->getOperand(i)))
1096       if (Value *Repl = VI->getReplacement()) {
1097         // If we know if a replacement with lower rank than Op0, make the
1098         // replacement now.
1099         DOUT << "In Inst: " << *I << "  Replacing operand #" << i
1100              << " with " << *Repl << "\n";
1101         I->setOperand(i, Repl);
1102         Changed = true;
1103         ++NumOperandsCann;
1104       }
1105
1106   return Changed;
1107 }
1108
1109 // getCmpResult - Try to simplify a cmp instruction based on information
1110 // inherited from a dominating icmp instruction.  V is one of the operands to
1111 // the icmp instruction, and VI is the set of information known about it.  We
1112 // take two cases into consideration here.  If the comparison is against a
1113 // constant value, we can use the constant range to see if the comparison is
1114 // possible to succeed.  If it is not a comparison against a constant, we check
1115 // to see if there is a known relationship between the two values.  If so, we
1116 // may be able to eliminate the check.
1117 //
1118 Relation::KnownResult CEE::getCmpResult(CmpInst *CI,
1119                                         const RegionInfo &RI) {
1120   Value *Op0 = CI->getOperand(0), *Op1 = CI->getOperand(1);
1121   unsigned short predicate = CI->getPredicate();
1122
1123   if (isa<Constant>(Op0)) {
1124     if (isa<Constant>(Op1)) {
1125       if (Constant *Result = ConstantFoldInstruction(CI)) {
1126         // Wow, this is easy, directly eliminate the ICmpInst.
1127         DEBUG(cerr << "Replacing cmp with constant fold: " << *CI);
1128         return cast<ConstantInt>(Result)->getZExtValue()
1129           ? Relation::KnownTrue : Relation::KnownFalse;
1130       }
1131     } else {
1132       // We want to swap this instruction so that operand #0 is the constant.
1133       std::swap(Op0, Op1);
1134       if (isa<ICmpInst>(CI))
1135         predicate = cast<ICmpInst>(CI)->getSwappedPredicate();
1136       else
1137         predicate = cast<FCmpInst>(CI)->getSwappedPredicate();
1138     }
1139   }
1140
1141   // Try to figure out what the result of this comparison will be...
1142   Relation::KnownResult Result = Relation::Unknown;
1143
1144   // We have to know something about the relationship to prove anything...
1145   if (const ValueInfo *Op0VI = RI.requestValueInfo(Op0)) {
1146
1147     // At this point, we know that if we have a constant argument that it is in
1148     // Op1.  Check to see if we know anything about comparing value with a
1149     // constant, and if we can use this info to fold the icmp.
1150     //
1151     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1152       // Check to see if we already know the result of this comparison...
1153       ConstantRange R = ConstantRange(predicate, C->getValue());
1154       ConstantRange Int = R.intersectWith(Op0VI->getBounds(),
1155           ICmpInst::isSignedPredicate(ICmpInst::Predicate(predicate)));
1156
1157       // If the intersection of the two ranges is empty, then the condition
1158       // could never be true!
1159       //
1160       if (Int.isEmptySet()) {
1161         Result = Relation::KnownFalse;
1162
1163       // Otherwise, if VI.getBounds() (the possible values) is a subset of R
1164       // (the allowed values) then we know that the condition must always be
1165       // true!
1166       //
1167       } else if (Int == Op0VI->getBounds()) {
1168         Result = Relation::KnownTrue;
1169       }
1170     } else {
1171       // If we are here, we know that the second argument is not a constant
1172       // integral.  See if we know anything about Op0 & Op1 that allows us to
1173       // fold this anyway.
1174       //
1175       // Do we have value information about Op0 and a relation to Op1?
1176       if (const Relation *Op2R = Op0VI->requestRelation(Op1))
1177         Result = Op2R->getImpliedResult(predicate);
1178     }
1179   }
1180   return Result;
1181 }
1182
1183 //===----------------------------------------------------------------------===//
1184 //  Relation Implementation
1185 //===----------------------------------------------------------------------===//
1186
1187 // contradicts - Return true if the relationship specified by the operand
1188 // contradicts already known information.
1189 //
1190 bool Relation::contradicts(unsigned Op,
1191                            const ValueInfo &VI) const {
1192   assert (Op != Instruction::Add && "Invalid relation argument!");
1193
1194   // If this is a relationship with a constant, make sure that this relationship
1195   // does not contradict properties known about the bounds of the constant.
1196   //
1197   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Val))
1198     if (Op >= ICmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE && 
1199         Op <= ICmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE)
1200       if (ConstantRange(Op, C->getValue()).intersectWith(VI.getBounds(),
1201           ICmpInst::isSignedPredicate(ICmpInst::Predicate(Op))).isEmptySet())
1202         return true;
1203
1204   switch (Rel) {
1205   default: assert(0 && "Unknown Relationship code!");
1206   case Instruction::Add: return false;  // Nothing known, nothing contradicts
1207   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1208     return Op == ICmpInst::ICMP_ULT || Op == ICmpInst::ICMP_SLT ||
1209            Op == ICmpInst::ICMP_UGT || Op == ICmpInst::ICMP_SGT ||
1210            Op == ICmpInst::ICMP_NE;
1211   case ICmpInst::ICMP_NE:  return Op == ICmpInst::ICMP_EQ;
1212   case ICmpInst::ICMP_ULE:
1213   case ICmpInst::ICMP_SLE: return Op == ICmpInst::ICMP_UGT ||
1214                                   Op == ICmpInst::ICMP_SGT;
1215   case ICmpInst::ICMP_UGE:
1216   case ICmpInst::ICMP_SGE: return Op == ICmpInst::ICMP_ULT ||
1217                                   Op == ICmpInst::ICMP_SLT;
1218   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1219   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1220     return Op == ICmpInst::ICMP_EQ  || Op == ICmpInst::ICMP_UGT ||
1221            Op == ICmpInst::ICMP_SGT || Op == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1222            Op == ICmpInst::ICMP_SGE;
1223   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1224   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1225     return Op == ICmpInst::ICMP_EQ  || Op == ICmpInst::ICMP_ULT ||
1226            Op == ICmpInst::ICMP_SLT || Op == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1227            Op == ICmpInst::ICMP_SLE;
1228   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
1229     return Op == FCmpInst::FCMP_OLT || Op == FCmpInst::FCMP_OGT ||
1230            Op == FCmpInst::FCMP_ONE;
1231   case FCmpInst::FCMP_ONE: return Op == FCmpInst::FCMP_OEQ;
1232   case FCmpInst::FCMP_OLE: return Op == FCmpInst::FCMP_OGT;
1233   case FCmpInst::FCMP_OGE: return Op == FCmpInst::FCMP_OLT;
1234   case FCmpInst::FCMP_OLT:
1235     return Op == FCmpInst::FCMP_OEQ || Op == FCmpInst::FCMP_OGT ||
1236            Op == FCmpInst::FCMP_OGE;
1237   case FCmpInst::FCMP_OGT:
1238     return Op == FCmpInst::FCMP_OEQ || Op == FCmpInst::FCMP_OLT ||
1239            Op == FCmpInst::FCMP_OLE;
1240   }
1241 }
1242
1243 // incorporate - Incorporate information in the argument into this relation
1244 // entry.  This assumes that the information doesn't contradict itself.  If any
1245 // new information is gained, true is returned, otherwise false is returned to
1246 // indicate that nothing was updated.
1247 //
1248 bool Relation::incorporate(unsigned Op, ValueInfo &VI) {
1249   assert(!contradicts(Op, VI) &&
1250          "Cannot incorporate contradictory information!");
1251
1252   // If this is a relationship with a constant, make sure that we update the
1253   // range that is possible for the value to have...
1254   //
1255   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Val))
1256     if (Op >= ICmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE && 
1257         Op <= ICmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE)
1258       VI.getBounds() = 
1259         ConstantRange(Op, C->getValue()).intersectWith(VI.getBounds(),
1260                           ICmpInst::isSignedPredicate(ICmpInst::Predicate(Op)));
1261
1262   switch (Rel) {
1263   default: assert(0 && "Unknown prior value!");
1264   case Instruction::Add:   Rel = Op; return true;
1265   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1266   case ICmpInst::ICMP_NE:
1267   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1268   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1269   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1270   case ICmpInst::ICMP_SGT: return false;  // Nothing is more precise
1271   case ICmpInst::ICMP_ULE:
1272   case ICmpInst::ICMP_SLE:
1273     if (Op == ICmpInst::ICMP_EQ  || Op == ICmpInst::ICMP_ULT ||
1274         Op == ICmpInst::ICMP_SLT) {
1275       Rel = Op;
1276       return true;
1277     } else if (Op == ICmpInst::ICMP_NE) {
1278       Rel = Rel == ICmpInst::ICMP_ULE ? ICmpInst::ICMP_ULT :
1279             ICmpInst::ICMP_SLT;
1280       return true;
1281     }
1282     return false;
1283   case ICmpInst::ICMP_UGE:
1284   case ICmpInst::ICMP_SGE:
1285     if (Op == ICmpInst::ICMP_EQ  || ICmpInst::ICMP_UGT ||
1286         Op == ICmpInst::ICMP_SGT) {
1287       Rel = Op;
1288       return true;
1289     } else if (Op == ICmpInst::ICMP_NE) {
1290       Rel = Rel == ICmpInst::ICMP_UGE ? ICmpInst::ICMP_UGT :
1291             ICmpInst::ICMP_SGT;
1292       return true;
1293     }
1294     return false;
1295   case FCmpInst::FCMP_OEQ: return false;  // Nothing is more precise
1296   case FCmpInst::FCMP_ONE: return false;  // Nothing is more precise
1297   case FCmpInst::FCMP_OLT: return false;  // Nothing is more precise
1298   case FCmpInst::FCMP_OGT: return false;  // Nothing is more precise
1299   case FCmpInst::FCMP_OLE:
1300     if (Op == FCmpInst::FCMP_OEQ || Op == FCmpInst::FCMP_OLT) {
1301       Rel = Op;
1302       return true;
1303     } else if (Op == FCmpInst::FCMP_ONE) {
1304       Rel = FCmpInst::FCMP_OLT;
1305       return true;
1306     }
1307     return false;
1308   case FCmpInst::FCMP_OGE: 
1309     return Op == FCmpInst::FCMP_OLT;
1310     if (Op == FCmpInst::FCMP_OEQ || Op == FCmpInst::FCMP_OGT) {
1311       Rel = Op;
1312       return true;
1313     } else if (Op == FCmpInst::FCMP_ONE) {
1314       Rel = FCmpInst::FCMP_OGT;
1315       return true;
1316     }
1317     return false;
1318   }
1319 }
1320
1321 // getImpliedResult - If this relationship between two values implies that
1322 // the specified relationship is true or false, return that.  If we cannot
1323 // determine the result required, return Unknown.
1324 //
1325 Relation::KnownResult
1326 Relation::getImpliedResult(unsigned Op) const {
1327   if (Rel == Op) return KnownTrue;
1328   if (Op >= ICmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE && 
1329       Op <= ICmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE) {
1330     if (Rel == unsigned(ICmpInst::getInversePredicate(ICmpInst::Predicate(Op))))
1331       return KnownFalse;
1332   } else if (Op <= FCmpInst::LAST_FCMP_PREDICATE) {
1333     if (Rel == unsigned(FCmpInst::getInversePredicate(FCmpInst::Predicate(Op))))
1334     return KnownFalse;
1335   }
1336
1337   switch (Rel) {
1338   default: assert(0 && "Unknown prior value!");
1339   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1340     if (Op == ICmpInst::ICMP_ULE || Op == ICmpInst::ICMP_SLE || 
1341         Op == ICmpInst::ICMP_UGE || Op == ICmpInst::ICMP_SGE) return KnownTrue;
1342     if (Op == ICmpInst::ICMP_ULT || Op == ICmpInst::ICMP_SLT || 
1343         Op == ICmpInst::ICMP_UGT || Op == ICmpInst::ICMP_SGT) return KnownFalse;
1344     break;
1345   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1346   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1347     if (Op == ICmpInst::ICMP_ULE || Op == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1348         Op == ICmpInst::ICMP_NE) return KnownTrue;
1349     if (Op == ICmpInst::ICMP_EQ) return KnownFalse;
1350     break;
1351   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1352   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1353     if (Op == ICmpInst::ICMP_UGE || Op == ICmpInst::ICMP_SGE ||
1354         Op == ICmpInst::ICMP_NE) return KnownTrue;
1355     if (Op == ICmpInst::ICMP_EQ) return KnownFalse;
1356     break;
1357   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
1358     if (Op == FCmpInst::FCMP_OLE || Op == FCmpInst::FCMP_OGE) return KnownTrue;
1359     if (Op == FCmpInst::FCMP_OLT || Op == FCmpInst::FCMP_OGT) return KnownFalse;
1360     break;
1361   case FCmpInst::FCMP_OLT:
1362     if (Op == FCmpInst::FCMP_ONE || Op == FCmpInst::FCMP_OLE) return KnownTrue;
1363     if (Op == FCmpInst::FCMP_OEQ) return KnownFalse;
1364     break;
1365   case FCmpInst::FCMP_OGT:
1366     if (Op == FCmpInst::FCMP_ONE || Op == FCmpInst::FCMP_OGE) return KnownTrue;
1367     if (Op == FCmpInst::FCMP_OEQ) return KnownFalse;
1368     break;
1369   case ICmpInst::ICMP_NE:
1370   case ICmpInst::ICMP_SLE:
1371   case ICmpInst::ICMP_ULE:
1372   case ICmpInst::ICMP_UGE:
1373   case ICmpInst::ICMP_SGE:
1374   case FCmpInst::FCMP_ONE:
1375   case FCmpInst::FCMP_OLE:
1376   case FCmpInst::FCMP_OGE:
1377   case FCmpInst::FCMP_FALSE:
1378   case FCmpInst::FCMP_ORD:
1379   case FCmpInst::FCMP_UNO:
1380   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
1381   case FCmpInst::FCMP_UGT:
1382   case FCmpInst::FCMP_UGE:
1383   case FCmpInst::FCMP_ULT:
1384   case FCmpInst::FCMP_ULE:
1385   case FCmpInst::FCMP_UNE:
1386   case FCmpInst::FCMP_TRUE:
1387     break;
1388   }
1389   return Unknown;
1390 }
1391
1392
1393 //===----------------------------------------------------------------------===//
1394 // Printing Support...
1395 //===----------------------------------------------------------------------===//
1396
1397 // print - Implement the standard print form to print out analysis information.
1398 void CEE::print(std::ostream &O, const Module *M) const {
1399   O << "\nPrinting Correlated Expression Info:\n";
1400   for (std::map<BasicBlock*, RegionInfo>::const_iterator I =
1401          RegionInfoMap.begin(), E = RegionInfoMap.end(); I != E; ++I)
1402     I->second.print(O);
1403 }
1404
1405 // print - Output information about this region...
1406 void RegionInfo::print(std::ostream &OS) const {
1407   if (ValueMap.empty()) return;
1408
1409   OS << " RegionInfo for basic block: " << BB->getName() << "\n";
1410   for (std::map<Value*, ValueInfo>::const_iterator
1411          I = ValueMap.begin(), E = ValueMap.end(); I != E; ++I)
1412     I->second.print(OS, I->first);
1413   OS << "\n";
1414 }
1415
1416 // print - Output information about this value relation...
1417 void ValueInfo::print(std::ostream &OS, Value *V) const {
1418   if (Relationships.empty()) return;
1419
1420   if (V) {
1421     OS << "  ValueInfo for: ";
1422     WriteAsOperand(OS, V);
1423   }
1424   OS << "\n    Bounds = " << Bounds << "\n";
1425   if (Replacement) {
1426     OS << "    Replacement = ";
1427     WriteAsOperand(OS, Replacement);
1428     OS << "\n";
1429   }
1430   for (unsigned i = 0, e = Relationships.size(); i != e; ++i)
1431     Relationships[i].print(OS);
1432 }
1433
1434 // print - Output this relation to the specified stream
1435 void Relation::print(std::ostream &OS) const {
1436   OS << "    is ";
1437   switch (Rel) {
1438   default:           OS << "*UNKNOWN*"; break;
1439   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1440   case FCmpInst::FCMP_ORD:
1441   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
1442   case FCmpInst::FCMP_OEQ: OS << "== "; break;
1443   case ICmpInst::ICMP_NE:
1444   case FCmpInst::FCMP_UNO:
1445   case FCmpInst::FCMP_UNE:
1446   case FCmpInst::FCMP_ONE: OS << "!= "; break;
1447   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1448   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1449   case FCmpInst::FCMP_ULT:
1450   case FCmpInst::FCMP_OLT: OS << "< "; break;
1451   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1452   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1453   case FCmpInst::FCMP_UGT:
1454   case FCmpInst::FCMP_OGT: OS << "> "; break;
1455   case ICmpInst::ICMP_ULE:
1456   case ICmpInst::ICMP_SLE:
1457   case FCmpInst::FCMP_ULE:
1458   case FCmpInst::FCMP_OLE: OS << "<= "; break;
1459   case ICmpInst::ICMP_UGE:
1460   case ICmpInst::ICMP_SGE:
1461   case FCmpInst::FCMP_UGE:
1462   case FCmpInst::FCMP_OGE: OS << ">= "; break;
1463   }
1464
1465   WriteAsOperand(OS, Val);
1466   OS << "\n";
1467 }
1468
1469 // Don't inline these methods or else we won't be able to call them from GDB!
1470 void Relation::dump() const { print(*cerr.stream()); }
1471 void ValueInfo::dump() const { print(*cerr.stream(), 0); }
1472 void RegionInfo::dump() const { print(*cerr.stream()); }