move some generally useful functions out of jump threading
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
16 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
17 #include "llvm/LLVMContext.h"
18 #include "llvm/Pass.h"
19 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
20 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
21 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
32 using namespace llvm;
33
34 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
35 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
36 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
37
38 static cl::opt<unsigned>
39 Threshold("jump-threading-threshold", 
40           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
41           cl::init(6), cl::Hidden);
42
43 namespace {
44   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
45   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
46   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
47   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
48   /// duplicating the contents of this block.
49   ///
50   /// An example of when this can occur is code like this:
51   ///
52   ///   if () { ...
53   ///     X = 4;
54   ///   }
55   ///   if (X < 3) {
56   ///
57   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
58   /// revectored to the false side of the second if.
59   ///
60   class JumpThreading : public FunctionPass {
61     TargetData *TD;
62 #ifdef NDEBUG
63     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
64 #else
65     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
66 #endif
67   public:
68     static char ID; // Pass identification
69     JumpThreading() : FunctionPass(&ID) {}
70
71     bool runOnFunction(Function &F);
72     void FindLoopHeaders(Function &F);
73     
74     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
75     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
76                     BasicBlock *SuccBB);
77     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
78                                           BasicBlock *PredBB);
79     
80     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
81                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
82     
83     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
84                                          PredValueInfo &Result);
85     bool ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst, BasicBlock *BB);
86     
87     
88     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
89     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
90
91     bool ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN);
92     
93     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
94   };
95 }
96
97 char JumpThreading::ID = 0;
98 static RegisterPass<JumpThreading>
99 X("jump-threading", "Jump Threading");
100
101 // Public interface to the Jump Threading pass
102 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
103
104 /// runOnFunction - Top level algorithm.
105 ///
106 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
107   DEBUG(errs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
108   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
109   
110   FindLoopHeaders(F);
111   
112   bool AnotherIteration = true, EverChanged = false;
113   while (AnotherIteration) {
114     AnotherIteration = false;
115     bool Changed = false;
116     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
117       BasicBlock *BB = I;
118       // Thread all of the branches we can over this block. 
119       while (ProcessBlock(BB))
120         Changed = true;
121       
122       ++I;
123       
124       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
125       // edges which simplifies the CFG.
126       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
127           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
128         DEBUG(errs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
129               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
130         LoopHeaders.erase(BB);
131         DeleteDeadBlock(BB);
132         Changed = true;
133       } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
134         // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
135         // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
136         // this dead.
137         if (BI->isUnconditional() && 
138             BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
139           BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
140           // Ignore dbg intrinsics.
141           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
142             ++BBI;
143           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
144           if (BBI->isTerminator()) {
145             // Since TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock may delete the
146             // block, we have to make sure it isn't in the LoopHeaders set.  We
147             // reinsert afterward in the rare case when the block isn't deleted.
148             bool ErasedFromLoopHeaders = LoopHeaders.erase(BB);
149             
150             if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
151               Changed = true;
152             else if (ErasedFromLoopHeaders)
153               LoopHeaders.insert(BB);
154           }
155         }
156       }
157     }
158     AnotherIteration = Changed;
159     EverChanged |= Changed;
160   }
161   
162   LoopHeaders.clear();
163   return EverChanged;
164 }
165
166 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
167 /// thread across it.
168 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
169   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
170   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
171   
172   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
173   // include the terminator because the copy won't include it.
174   unsigned Size = 0;
175   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
176     // Debugger intrinsics don't incur code size.
177     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
178     
179     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
180     if (isa<BitCastInst>(I) && isa<PointerType>(I->getType()))
181       continue;
182     
183     // All other instructions count for at least one unit.
184     ++Size;
185     
186     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
187     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
188     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
189     // them as having cost 1.
190     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
191       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
192         Size += 3;
193       else if (!isa<VectorType>(CI->getType()))
194         Size += 1;
195     }
196   }
197   
198   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
199   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
200   if (isa<SwitchInst>(I))
201     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
202   
203   return Size;
204 }
205
206 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
207 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
208 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
209 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
210 /// by finding targets of backedges in the CFG.
211 ///
212 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
213 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
214 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
215 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
216 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
217 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
218 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
219 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
220 ///
221 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
222   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
223   FindFunctionBackedges(F, Edges);
224   
225   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
226     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
227 }
228
229 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
230 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
231 /// predecessors.  If so, return the known list of value and pred BB in the
232 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
233 ///
234 /// The BB basic block is known to start with a PHI node.
235 ///
236 /// This returns true if there were any known values.
237 ///
238 ///
239 /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a predecessor
240 /// based on its terminator.
241 bool JumpThreading::
242 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
243   PHINode *TheFirstPHI = cast<PHINode>(BB->begin());
244   
245   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
246   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
247     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
248     Result.resize(TheFirstPHI->getNumIncomingValues());
249     for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
250       Result[i] = std::make_pair(CI, TheFirstPHI->getIncomingBlock(i));
251     return true;
252   }
253   
254   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
255   // then it can't be derived from a PHI.
256   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
257   if (I == 0 || I->getParent() != BB)
258     return false;
259   
260   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
261   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
262     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
263       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
264       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
265         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
266         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
267       }
268     }
269     return !Result.empty();
270   }
271   
272   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
273
274   // Handle some boolean conditions.
275   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) { 
276     // X | true -> true
277     // X & false -> false
278     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
279         I->getOpcode() == Instruction::And) {
280       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
281       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
282       
283       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
284         return false;
285       
286       ConstantInt *InterestingVal;
287       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
288         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
289       else
290         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
291       
292       // Scan for the sentinel.
293       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
294         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0)
295           Result.push_back(LHSVals[i]);
296       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
297         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0)
298           Result.push_back(RHSVals[i]);
299       return !Result.empty();
300     }
301     
302     // TODO: Should handle the NOT form of XOR.
303     
304   }
305   
306   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
307   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
308     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
309     if (PN && PN->getParent() == BB) {
310       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
311       // See if any do.
312       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
313         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
314         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
315         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
316         
317         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS);
318         if (Res == 0) continue;
319         
320         if (isa<UndefValue>(Res))
321           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
322         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
323           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
324       }
325       
326       return !Result.empty();
327     }
328     
329     // TODO: We could also recurse to see if we can determine constants another
330     // way.
331   }
332   return false;
333 }
334
335
336
337 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
338 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
339 ///
340 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
341 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
342 ///
343 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
344   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
345   unsigned MinSucc = 0;
346   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
347   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
348   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
349   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
350     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
351     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
352     if (NumPreds < MinNumPreds)
353       MinSucc = i;
354   }
355   
356   return MinSucc;
357 }
358
359 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
360 /// through to a successor, transform them now.
361 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
362   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
363   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
364   // because now the condition in this block can be threaded through
365   // predecessors of our predecessor block.
366   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
367     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
368         SinglePred != BB) {
369       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
370       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
371         LoopHeaders.insert(BB);
372       
373       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
374       // will need to move BB back to the entry position.
375       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
376       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
377       
378       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
379         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
380       return true;
381     }
382   }
383
384   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
385   // it.
386   Value *Condition;
387   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
388     // Can't thread an unconditional jump.
389     if (BI->isUnconditional()) return false;
390     Condition = BI->getCondition();
391   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
392     Condition = SI->getCondition();
393   else
394     return false; // Must be an invoke.
395   
396   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
397   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
398   // other blocks.
399   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
400     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
401           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
402     ++NumFolds;
403     ConstantFoldTerminator(BB);
404     return true;
405   }
406   
407   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
408   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
409   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
410     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
411     
412     // Fold the branch/switch.
413     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
414     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
415       if (i == BestSucc) continue;
416       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
417     }
418     
419     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
420           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
421     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
422     BBTerm->eraseFromParent();
423     return true;
424   }
425   
426   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
427
428   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
429   // predecessor has the same condition:
430   //     br COND, BBX, BBY
431   //  BBX:
432   //     br COND, BBZ, BBW
433   if (!Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
434       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
435     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
436     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
437       for (; PI != E; ++PI)
438         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
439           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
440               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
441             return true;
442     } else {
443       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
444       for (; PI != E; ++PI)
445         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
446           if (PSI->getCondition() == Condition &&
447               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
448             return true;
449     }
450   }
451
452   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
453   if (CondInst == 0)
454     return false;
455   
456   // See if this is a phi node in the current block.
457   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
458     if (PN->getParent() == BB)
459       return ProcessJumpOnPHI(PN);
460   
461   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
462     if (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
463         cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
464       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
465       // a condition with a lexically identical value.
466       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
467       for (; PI != E; ++PI)
468         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
469           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
470             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
471               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
472                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
473                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
474                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
475                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
476                   return true;
477               }
478             }
479           }
480     }
481   }
482
483   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
484   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
485   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
486   // which can then be used to thread the values.
487   //
488   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
489   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
490   Value *SimplifyValue = CondInst;
491   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
492     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
493       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
494   
495   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
496     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
497       return true;
498   
499   
500   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
501   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
502   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
503   //
504   // We only bother doing this if the current block has a PHI node and if the
505   // conditional instruction lives in the current block.  If either condition
506   // fails, this won't be a computable value anyway.
507   if (CondInst->getParent() == BB && isa<PHINode>(BB->front()))
508     if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
509       return true;
510   
511   
512   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
513   // "(X == 4)" thread through this block.
514   
515   return false;
516 }
517
518 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
519 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
520 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
521 ///  PREDBB:
522 ///     br COND, DESTBB, BBY
523 ///  DESTBB:
524 ///     br COND, BBZ, BBW
525 ///
526 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
527 /// in DESTBB, we have to thread over it.
528 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
529                                                  BasicBlock *BB) {
530   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
531   
532   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
533   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
534   // simplifications.
535   bool BranchDir;
536   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
537     BranchDir = true;
538   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
539     BranchDir = false;
540   else {
541     DEBUG(errs() << "  In block '" << PredBB->getName()
542           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
543     ++NumFolds;
544     ConstantFoldTerminator(PredBB);
545     return true;
546   }
547    
548   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
549
550   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
551   // constant and fold it.
552   if (BB->getSinglePredecessor()) {
553     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
554           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
555           << *BB->getTerminator() << '\n');
556     ++NumFolds;
557     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
558     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
559                                           BranchDir));
560     ConstantFoldTerminator(BB);
561     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
562     return true;
563   }
564  
565   
566   // Next, figure out which successor we are threading to.
567   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
568   
569   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
570   Preds.push_back(PredBB);
571   
572   // Ok, try to thread it!
573   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
574 }
575
576 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
577 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
578 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
579 ///  PREDBB:
580 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
581 ///  DESTBB:
582 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
583 ///
584 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
585 /// switches out of repeated 'if' conditions.
586 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
587                                                  BasicBlock *DestBB) {
588   // Can't thread edge to self.
589   if (PredBB == DestBB)
590     return false;
591   
592   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
593   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
594
595   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
596   // blocks: we order them from most to least preferable.
597   
598   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
599   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
600   // growth.  Skip debug info first.
601   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
602   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
603     BBI++;
604   
605   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
606   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
607     bool MadeChange = false;
608     // Ignore the default edge for now.
609     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
610       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
611       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
612       
613       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
614       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
615       // by the default case, we can't update PredSI.
616       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
617       if (PredCase == 0) continue;
618       
619       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
620       // case on this condition.
621       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
622           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
623         continue;
624
625       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
626       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
627       DEBUG(errs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
628       DEBUG(errs() << "THROUGH: " << *DestSI);
629
630       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
631       // simplicity.
632       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
633         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
634         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
635       }
636       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
637       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
638       MadeChange = true;
639     }
640     
641     if (MadeChange)
642       return true;
643   }
644   
645   return false;
646 }
647
648
649 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
650 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
651 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
652 /// interlaced with other jump threading tasks.
653 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
654   // Don't hack volatile loads.
655   if (LI->isVolatile()) return false;
656   
657   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
658   // partially redundant.
659   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
660   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
661     return false;
662   
663   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
664
665   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
666   // FIXME: Could do PHI translation, that would be fun :)
667   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
668     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
669       return false;
670   
671   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
672   // the entry to its block.
673   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
674
675   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, 
676                                                      BBIt, 6)) {
677     // If the value if the load is locally available within the block, just use
678     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
679     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
680     
681     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
682     // only happen in dead loops.
683     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
684     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
685     LI->eraseFromParent();
686     return true;
687   }
688
689   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
690   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
691   // might clobber its value.
692   if (BBIt != LoadBB->begin())
693     return false;
694   
695   
696   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
697   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
698   AvailablePredsTy AvailablePreds;
699   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
700   
701   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
702   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
703   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
704        PI != PE; ++PI) {
705     BasicBlock *PredBB = *PI;
706
707     // If we already scanned this predecessor, skip it.
708     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
709       continue;
710
711     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
712     BBIt = PredBB->end();
713     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
714     if (!PredAvailable) {
715       OneUnavailablePred = PredBB;
716       continue;
717     }
718     
719     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
720     // can create a PHI node.
721     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
722   }
723   
724   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
725   // redundant.
726   if (AvailablePreds.empty()) return false;
727   
728   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
729   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
730   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
731   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
732   // code size.
733   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
734   
735   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
736   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
737   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
738   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
739       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
740     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
741   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
742     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
743     // edge from the one.
744     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
745     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
746
747     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
748       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
749
750     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
751     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
752          PI != PE; ++PI)
753       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
754         PredsToSplit.push_back(*PI);
755     
756     // Split them out to their own block.
757     UnavailablePred =
758       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
759                              "thread-split", this);
760   }
761   
762   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
763   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
764   // it to the AvailablePreds list.
765   if (UnavailablePred) {
766     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
767            "Can't handle critical edge here!");
768     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr",
769                                  UnavailablePred->getTerminator());
770     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
771   }
772   
773   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
774   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
775   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
776   
777   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
778   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
779   PN->takeName(LI);
780   
781   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
782   // have multiple entries here.
783   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
784        ++PI) {
785     AvailablePredsTy::iterator I = 
786       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
787                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
788     
789     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
790            "Didn't find entry for predecessor!");
791     
792     PN->addIncoming(I->second, I->first);
793   }
794   
795   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
796   
797   LI->replaceAllUsesWith(PN);
798   LI->eraseFromParent();
799   
800   return true;
801 }
802
803 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
804 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
805 /// the list.
806 static BasicBlock *
807 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
808                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
809                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
810   assert(!PredToDestList.empty());
811   
812   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
813   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
814   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
815   // them later if interesting.
816   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
817   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
818     if (PredToDestList[i].second)
819       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
820   
821   // Find the most popular dest.
822   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
823   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
824   unsigned Popularity = DPI->second;
825   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
826   
827   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
828     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
829     // seen so far, ignore it.
830     if (DPI->second < Popularity)
831       ; // ignore.
832     else if (DPI->second == Popularity) {
833       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
834       SamePopularity.push_back(DPI->first);
835     } else {
836       // If it is more popular, remember it.
837       SamePopularity.clear();
838       MostPopularDest = DPI->first;
839       Popularity = DPI->second;
840     }      
841   }
842   
843   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
844   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
845   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
846   // successor list.
847   if (!SamePopularity.empty()) {
848     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
849     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
850     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
851       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
852       
853       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
854                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
855         continue;
856       
857       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
858       break;
859     }
860   }
861   
862   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
863   return MostPopularDest;
864 }
865
866 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst,
867                                            BasicBlock *BB) {
868   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
869   // thread the edge.
870   if (LoopHeaders.count(BB))
871     return false;
872   
873   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
874   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(CondInst, BB, PredValues))
875     return false;
876   assert(!PredValues.empty() &&
877          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
878
879   DEBUG(errs() << "IN BB: " << *BB;
880         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
881           errs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
882           if (PredValues[i].first)
883             errs() << *PredValues[i].first;
884           else
885             errs() << "UNDEF";
886           errs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
887           << "'.\n";
888         });
889   
890   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
891   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
892   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
893   // as a null dest in the PredToDestList).
894   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
895   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
896   
897   BasicBlock *OnlyDest = 0;
898   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
899   
900   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
901     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
902     if (!SeenPreds.insert(Pred))
903       continue;  // Duplicate predecessor entry.
904     
905     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
906     // destination.
907     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
908       continue;
909     
910     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
911     
912     BasicBlock *DestBB;
913     if (Val == 0)      // Undef.
914       DestBB = 0;
915     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
916       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
917     else {
918       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
919       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
920     }
921
922     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
923     if (i == 0)
924       OnlyDest = DestBB;
925     else if (OnlyDest != DestBB)
926       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
927     
928     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
929   }
930   
931   // If all edges were unthreadable, we fail.
932   if (PredToDestList.empty())
933     return false;
934   
935   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
936   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
937   // to the most popular destination first.  If we only know about one
938   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
939   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
940   
941   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
942     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
943   
944   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
945   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
946   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
947   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
948     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
949       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
950       
951       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
952       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
953       // according to # occurrences in PredsToFactor.
954       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
955       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
956         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
957           PredsToFactor.push_back(Pred);
958     }
959
960   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
961   // the destination that these predecessors should get to.
962   if (MostPopularDest == 0)
963     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
964                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
965         
966   // Ok, try to thread it!
967   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
968 }
969
970 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
971 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
972 /// inputs to the phi node.
973 /// 
974 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
975   BasicBlock *BB = PN->getParent();
976   
977   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
978   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
979   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
980   // (branch on icmp is much better).
981
982   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
983   // really want to duplicate a switch.
984   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
985     return false;
986   
987   // Look for unconditional branch predecessors.
988   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
989     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
990     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
991       if (PredBr->isUnconditional() &&
992           // Try to duplicate BB into PredBB.
993           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
994         return true;
995   }
996
997   return false;
998 }
999
1000
1001 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1002 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1003 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1004 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1005                                             BasicBlock *OldPred,
1006                                             BasicBlock *NewPred,
1007                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1008   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1009        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1010     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1011     // DestBlock.
1012     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1013     
1014     // Remap the value if necessary.
1015     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1016       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1017       if (I != ValueMap.end())
1018         IV = I->second;
1019     }
1020     
1021     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1022   }
1023 }
1024
1025 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1026 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1027 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1028 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, 
1029                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs, 
1030                                BasicBlock *SuccBB) {
1031   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1032   if (SuccBB == BB) {
1033     DEBUG(errs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1034           << "' - would thread to self!\n");
1035     return false;
1036   }
1037   
1038   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1039   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1040   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1041     DEBUG(errs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1042           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1043           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1044     return false;
1045   }
1046
1047   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1048   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1049     DEBUG(errs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1050           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1051     return false;
1052   }
1053   
1054   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1055   BasicBlock *PredBB;
1056   if (PredBBs.size() == 1)
1057     PredBB = PredBBs[0];
1058   else {
1059     DEBUG(errs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1060           << " common predecessors.\n");
1061     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1062                                     ".thr_comm", this);
1063   }
1064   
1065   // And finally, do it!
1066   DEBUG(errs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1067         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1068         << ", across block:\n    "
1069         << *BB << "\n");
1070   
1071   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1072   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1073   // account for entry from PredBB.
1074   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1075   
1076   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1077                                          BB->getName()+".thread", 
1078                                          BB->getParent(), BB);
1079   NewBB->moveAfter(PredBB);
1080   
1081   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1082   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1083     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1084   
1085   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1086   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1087   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1088     Instruction *New = BI->clone();
1089     New->setName(BI->getName());
1090     NewBB->getInstList().push_back(New);
1091     ValueMapping[BI] = New;
1092    
1093     // Remap operands to patch up intra-block references.
1094     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1095       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1096         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1097         if (I != ValueMapping.end())
1098           New->setOperand(i, I->second);
1099       }
1100   }
1101   
1102   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1103   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1104   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1105   
1106   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1107   // PHI nodes for NewBB now.
1108   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1109   
1110   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1111   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1112   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1113   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1114   SSAUpdater SSAUpdate;
1115   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1116   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1117     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1118     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1119     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1120          ++UI) {
1121       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1122       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1123         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1124           continue;
1125       } else if (User->getParent() == BB)
1126         continue;
1127       
1128       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1129     }
1130     
1131     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1132     if (UsesToRename.empty())
1133       continue;
1134     
1135     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1136
1137     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1138     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1139     // with the two values we know.
1140     SSAUpdate.Initialize(I);
1141     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1142     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1143     
1144     while (!UsesToRename.empty())
1145       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1146     DEBUG(errs() << "\n");
1147   }
1148   
1149   
1150   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1151   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1152   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1153   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1154   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1155     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1156       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1157       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1158     }
1159   
1160   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1161   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1162   // frequently happens because of phi translation.
1163   BI = NewBB->begin();
1164   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1165     Instruction *Inst = BI++;
1166     
1167     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
1168       WeakVH BIHandle(BI);
1169       ReplaceAndSimplifyAllUses(Inst, V, TD);
1170       if (BIHandle == 0)
1171         BI = NewBB->begin();
1172       continue;
1173     }
1174     
1175     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1176   }
1177   
1178   // Threaded an edge!
1179   ++NumThreads;
1180   return true;
1181 }
1182
1183 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1184 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1185 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1186 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1187 /// a compare.
1188 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1189                                                      BasicBlock *PredBB) {
1190   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1191   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1192   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1193   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1194     DEBUG(errs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1195           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1196           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1197     return false;
1198   }
1199   
1200   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1201   if (DuplicationCost > Threshold) {
1202     DEBUG(errs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1203           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1204     return false;
1205   }
1206   
1207   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1208   // of PredBB.
1209   DEBUG(errs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1210         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1211         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1212   
1213   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1214   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1215   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1216   
1217   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1218   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1219     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1220   
1221   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1222   
1223   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1224   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1225   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1226     Instruction *New = BI->clone();
1227     New->setName(BI->getName());
1228     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1229     ValueMapping[BI] = New;
1230     
1231     // Remap operands to patch up intra-block references.
1232     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1233       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1234         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1235         if (I != ValueMapping.end())
1236           New->setOperand(i, I->second);
1237       }
1238   }
1239   
1240   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1241   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1242   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1243   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1244                                   ValueMapping);
1245   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1246                                   ValueMapping);
1247   
1248   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1249   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1250   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1251   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1252   SSAUpdater SSAUpdate;
1253   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1254   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1255     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1256     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1257     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1258          ++UI) {
1259       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1260       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1261         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1262           continue;
1263       } else if (User->getParent() == BB)
1264         continue;
1265       
1266       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1267     }
1268     
1269     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1270     if (UsesToRename.empty())
1271       continue;
1272     
1273     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1274     
1275     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1276     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1277     // with the two values we know.
1278     SSAUpdate.Initialize(I);
1279     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1280     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1281     
1282     while (!UsesToRename.empty())
1283       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1284     DEBUG(errs() << "\n");
1285   }
1286   
1287   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1288   // that we nuked.
1289   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1290   
1291   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1292   OldPredBranch->eraseFromParent();
1293   
1294   ++NumDupes;
1295   return true;
1296 }
1297
1298