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/Analysis/LazyValueInfo.h"
  21 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
  22 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  23 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  24 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  27 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  36 using namespace llvm;
  37
  38 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
  39 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
  40 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
  41
  42 static cl::opt<unsigned>
  43 Threshold("jump-threading-threshold",
  44           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
  45           cl::init(6), cl::Hidden);
  46
  47 // Turn on use of LazyValueInfo.
  48 static cl::opt<bool>
  49 EnableLVI("enable-jump-threading-lvi",
  50           cl::desc("Use LVI for jump threading"),
  51           cl::init(true),
  52           cl::ReallyHidden);
  53
  54
  55
  56 namespace {
  57   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
  58   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
  59   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
  60   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
  61   /// duplicating the contents of this block.
  62   ///
  63   /// An example of when this can occur is code like this:
  64   ///
  65   ///   if () { ...
  66   ///     X = 4;
  67   ///   }
  68   ///   if (X < 3) {
  69   ///
  70   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
  71   /// revectored to the false side of the second if.
  72   ///
  73   class JumpThreading : public FunctionPass {
  74     TargetData *TD;
  75     LazyValueInfo *LVI;
  76 #ifdef NDEBUG
  77     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
  78 #else
  79     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
  80 #endif
  81     DenseSet<std::pair<Value*, BasicBlock*> > RecursionSet;
  82   public:
  83     static char ID; // Pass identification
  84     JumpThreading() : FunctionPass(ID) {}
  85
  86     bool runOnFunction(Function &F);
  87
  88     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  89       if (EnableLVI)
  90         AU.addRequired<LazyValueInfo>();
  91     }
  92
  93     void FindLoopHeaders(Function &F);
  94     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
  95     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
  96                     BasicBlock *SuccBB);
  97     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
  98                                   const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs);
  99
 100     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
 101                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
 102
 103     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
 104                                          PredValueInfo &Result);
 105     bool ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB);
 106
 107
 108     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
 109     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
 110
 111     bool ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN);
 112     bool ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO);
 113
 114     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
 115   };
 116 }
 117
 118 char JumpThreading::ID = 0;
 119 INITIALIZE_PASS(JumpThreading, "jump-threading",
 120                 "Jump Threading", false, false);
 121
 122 // Public interface to the Jump Threading pass
 123 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
 124
 125 /// runOnFunction - Top level algorithm.
 126 ///
 127 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
 128   DEBUG(dbgs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
 129   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
 130   LVI = EnableLVI ? &getAnalysis<LazyValueInfo>() : 0;
 131
 132   FindLoopHeaders(F);
 133
 134   bool Changed, EverChanged = false;
 135   do {
 136     Changed = false;
 137     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
 138       BasicBlock *BB = I;
 139       // Thread all of the branches we can over this block.
 140       while (ProcessBlock(BB))
 141         Changed = true;
 142
 143       ++I;
 144
 145       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
 146       // edges which simplifies the CFG.
 147       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
 148           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
 149         DEBUG(dbgs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
 150               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
 151         LoopHeaders.erase(BB);
 152         if (LVI) LVI->eraseBlock(BB);
 153         DeleteDeadBlock(BB);
 154         Changed = true;
 155       } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
 156         // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
 157         // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
 158         // this dead.
 159         if (BI->isUnconditional() &&
 160             BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
 161           BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
 162           // Ignore dbg intrinsics.
 163           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
 164             ++BBI;
 165           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
 166           if (BBI->isTerminator()) {
 167             // Since TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock may delete the
 168             // block, we have to make sure it isn't in the LoopHeaders set.  We
 169             // reinsert afterward if needed.
 170             bool ErasedFromLoopHeaders = LoopHeaders.erase(BB);
 171             BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
 172
 173             // FIXME: It is always conservatively correct to drop the info
 174             // for a block even if it doesn't get erased.  This isn't totally
 175             // awesome, but it allows us to use AssertingVH to prevent nasty
 176             // dangling pointer issues within LazyValueInfo.
 177             if (LVI) LVI->eraseBlock(BB);
 178             if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB)) {
 179               Changed = true;
 180               // If we deleted BB and BB was the header of a loop, then the
 181               // successor is now the header of the loop.
 182               BB = Succ;
 183             }
 184
 185             if (ErasedFromLoopHeaders)
 186               LoopHeaders.insert(BB);
 187           }
 188         }
 189       }
 190     }
 191     EverChanged |= Changed;
 192   } while (Changed);
 193
 194   LoopHeaders.clear();
 195   return EverChanged;
 196 }
 197
 198 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
 199 /// thread across it.
 200 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
 201   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
 202   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
 203
 204   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
 205   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
 206
 207
 208   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
 209   // include the terminator because the copy won't include it.
 210   unsigned Size = 0;
 211   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
 212     // Debugger intrinsics don't incur code size.
 213     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
 214
 215     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
 216     if (isa<BitCastInst>(I) && I->getType()->isPointerTy())
 217       continue;
 218
 219     // All other instructions count for at least one unit.
 220     ++Size;
 221
 222     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
 223     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
 224     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
 225     // them as having cost 1.
 226     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 227       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
 228         Size += 3;
 229       else if (!CI->getType()->isVectorTy())
 230         Size += 1;
 231     }
 232   }
 233
 234   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
 235   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
 236   if (isa<SwitchInst>(I))
 237     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
 238
 239   return Size;
 240 }
 241
 242 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
 243 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
 244 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
 245 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
 246 /// by finding targets of backedges in the CFG.
 247 ///
 248 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
 249 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
 250 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
 251 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
 252 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
 253 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
 254 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
 255 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
 256 ///
 257 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
 258   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
 259   FindFunctionBackedges(F, Edges);
 260
 261   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
 262     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
 263 }
 264
 265 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
 266 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
 267 /// predecessors.  If so, return the known list of value and pred BB in the
 268 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
 269 ///
 270 /// This returns true if there were any known values.
 271 ///
 272 bool JumpThreading::
 273 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
 274   if (!RecursionSet.insert(std::make_pair(V, BB)).second)
 275     return false;
 276
 277   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
 278   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
 279     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
 280
 281     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
 282       Result.push_back(std::make_pair(CI, *PI));
 283
 284     RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 285     return true;
 286   }
 287
 288   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
 289   // then it can't be derived from a PHI.
 290   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 291   if (I == 0 || I->getParent() != BB) {
 292
 293     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
 294     // of any of our predecessors.
 295     //
 296     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
 297     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
 298     /// predecessor based on its terminator.
 299     //
 300     if (LVI) {
 301       // FIXME: change this to use the more-rich 'getPredicateOnEdge' method if
 302       // "I" is a non-local compare-with-a-constant instruction.  This would be
 303       // able to handle value inequalities better, for example if the compare is
 304       // "X < 4" and "X < 3" is known true but "X < 4" itself is not available.
 305       // Perhaps getConstantOnEdge should be smart enough to do this?
 306
 307       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 308         BasicBlock *P = *PI;
 309         // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
 310         // predecessor, use that information to try to thread this block.
 311         Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, P, BB);
 312         if (PredCst == 0 ||
 313             (!isa<ConstantInt>(PredCst) && !isa<UndefValue>(PredCst)))
 314           continue;
 315
 316         Result.push_back(std::make_pair(dyn_cast<ConstantInt>(PredCst), P));
 317       }
 318
 319       RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 320       return !Result.empty();
 321     }
 322
 323     RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 324     return false;
 325   }
 326
 327   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
 328   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 329     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 330       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
 331       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
 332         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
 333         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
 334       } else if (LVI) {
 335         Constant *CI = LVI->getConstantOnEdge(InVal,
 336                                               PN->getIncomingBlock(i), BB);
 337         // LVI returns null is no value could be determined.
 338         if (!CI) continue;
 339         if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(CI))
 340           Result.push_back(std::make_pair(CInt, PN->getIncomingBlock(i)));
 341         else if (isa<UndefValue>(CI))
 342            Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0,
 343                                            PN->getIncomingBlock(i)));
 344       }
 345     }
 346
 347     RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 348     return !Result.empty();
 349   }
 350
 351   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
 352
 353   // Handle some boolean conditions.
 354   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) {
 355     // X | true -> true
 356     // X & false -> false
 357     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
 358         I->getOpcode() == Instruction::And) {
 359       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
 360       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
 361
 362       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty()) {
 363         RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 364         return false;
 365       }
 366
 367       ConstantInt *InterestingVal;
 368       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
 369         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
 370       else
 371         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
 372
 373       SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> LHSKnownBBs;
 374
 375       // Scan for the sentinel.  If we find an undef, force it to the
 376       // interesting value: x|undef -> true and x&undef -> false.
 377       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
 378         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0) {
 379           Result.push_back(LHSVals[i]);
 380           Result.back().first = InterestingVal;
 381           LHSKnownBBs.insert(LHSVals[i].second);
 382         }
 383       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
 384         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0) {
 385           // If we already inferred a value for this block on the LHS, don't
 386           // re-add it.
 387           if (!LHSKnownBBs.count(RHSVals[i].second)) {
 388             Result.push_back(RHSVals[i]);
 389             Result.back().first = InterestingVal;
 390           }
 391         }
 392
 393       RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 394       return !Result.empty();
 395     }
 396
 397     // Handle the NOT form of XOR.
 398     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
 399         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 400         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
 401       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result);
 402       if (Result.empty()) {
 403         RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 404         return false;
 405       }
 406
 407       // Invert the known values.
 408       for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
 409         if (Result[i].first)
 410           Result[i].first =
 411             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNot(Result[i].first));
 412
 413       RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 414       return true;
 415     }
 416
 417   // Try to simplify some other binary operator values.
 418   } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 419     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
 420     if (CI) {
 421       SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals;
 422       ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, LHSVals);
 423
 424       // Try to use constant folding to simplify the binary operator.
 425       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i) {
 426         Constant *Folded = 0;
 427         if (LHSVals[i].first == 0) {
 428           Folded = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
 429                                      UndefValue::get(BO->getType()),
 430                                      CI);
 431         } else {
 432           Folded = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(), LHSVals[i].first, CI);
 433         }
 434
 435         if (ConstantInt *FoldedCInt = dyn_cast<ConstantInt>(Folded))
 436           Result.push_back(std::make_pair(FoldedCInt, LHSVals[i].second));
 437         else if (isa<UndefValue>(Folded))
 438           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, LHSVals[i].second));
 439       }
 440     }
 441
 442     RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 443     return !Result.empty();
 444   }
 445
 446   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
 447   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 448     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
 449     if (PN && PN->getParent() == BB) {
 450       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
 451       // See if any do.
 452       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 453         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
 454         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
 455         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
 456
 457         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS, TD);
 458         if (Res == 0) {
 459           if (!LVI || !isa<Constant>(RHS))
 460             continue;
 461
 462           LazyValueInfo::Tristate
 463             ResT = LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), LHS,
 464                                            cast<Constant>(RHS), PredBB, BB);
 465           if (ResT == LazyValueInfo::Unknown)
 466             continue;
 467           Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(LHS->getContext()), ResT);
 468         }
 469
 470         if (isa<UndefValue>(Res))
 471           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
 472         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
 473           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
 474       }
 475
 476       RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 477       return !Result.empty();
 478     }
 479
 480
 481     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
 482     // live-in value on any predecessors.
 483     if (LVI && isa<Constant>(Cmp->getOperand(1)) &&
 484         Cmp->getType()->isIntegerTy()) {
 485       if (!isa<Instruction>(Cmp->getOperand(0)) ||
 486           cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
 487         Constant *RHSCst = cast<Constant>(Cmp->getOperand(1));
 488
 489         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);PI != E; ++PI){
 490           BasicBlock *P = *PI;
 491           // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
 492           // predecessor, use that information to try to thread this block.
 493           LazyValueInfo::Tristate Res =
 494             LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), Cmp->getOperand(0),
 495                                     RHSCst, P, BB);
 496           if (Res == LazyValueInfo::Unknown)
 497             continue;
 498
 499           Constant *ResC = ConstantInt::get(Cmp->getType(), Res);
 500           Result.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ResC), P));
 501         }
 502
 503         RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 504         return !Result.empty();
 505       }
 506
 507       // Try to find a constant value for the LHS of a comparison,
 508       // and evaluate it statically if we can.
 509       if (Constant *CmpConst = dyn_cast<Constant>(Cmp->getOperand(1))) {
 510         SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals;
 511         ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
 512
 513         for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i) {
 514           Constant * Folded = 0;
 515           if (LHSVals[i].first == 0)
 516             Folded = ConstantExpr::getCompare(Cmp->getPredicate(),
 517                                 UndefValue::get(CmpConst->getType()), CmpConst);
 518           else
 519             Folded = ConstantExpr::getCompare(Cmp->getPredicate(),
 520                                               LHSVals[i].first, CmpConst);
 521
 522           if (ConstantInt *FoldedCInt = dyn_cast<ConstantInt>(Folded))
 523             Result.push_back(std::make_pair(FoldedCInt, LHSVals[i].second));
 524           else if (isa<UndefValue>(Folded))
 525             Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0,LHSVals[i].second));
 526         }
 527
 528         RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 529         return !Result.empty();
 530       }
 531     }
 532   }
 533
 534   if (LVI) {
 535     // If all else fails, see if LVI can figure out a constant value for us.
 536     Constant *CI = LVI->getConstant(V, BB);
 537     ConstantInt *CInt = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(CI);
 538     if (CInt) {
 539       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
 540         Result.push_back(std::make_pair(CInt, *PI));
 541     }
 542
 543     RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 544     return !Result.empty();
 545   }
 546
 547   RecursionSet.erase(std::make_pair(V, BB));
 548   return false;
 549 }
 550
 551
 552
 553 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
 554 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
 555 ///
 556 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
 557 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
 558 ///
 559 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
 560   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
 561   unsigned MinSucc = 0;
 562   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
 563   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
 564   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
 565   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
 566     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
 567     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
 568     if (NumPreds < MinNumPreds)
 569       MinSucc = i;
 570   }
 571
 572   return MinSucc;
 573 }
 574
 575 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
 576 /// through to a successor, transform them now.
 577 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
 578   // If the block is trivially dead, just return and let the caller nuke it.
 579   // This simplifies other transformations.
 580   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
 581       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 582     return false;
 583
 584   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
 585   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
 586   // because now the condition in this block can be threaded through
 587   // predecessors of our predecessor block.
 588   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
 589     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
 590         SinglePred != BB) {
 591       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
 592       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
 593         LoopHeaders.insert(BB);
 594
 595       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
 596       // will need to move BB back to the entry position.
 597       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 598       if (LVI) LVI->eraseBlock(SinglePred);
 599       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
 600
 601       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 602         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 603       return true;
 604     }
 605   }
 606
 607   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
 608   // it.
 609   Value *Condition;
 610   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
 611     // Can't thread an unconditional jump.
 612     if (BI->isUnconditional()) return false;
 613     Condition = BI->getCondition();
 614   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
 615     Condition = SI->getCondition();
 616   else
 617     return false; // Must be an invoke.
 618
 619   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
 620   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
 621   // other blocks.
 622   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
 623     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
 624           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
 625     ++NumFolds;
 626     ConstantFoldTerminator(BB);
 627     return true;
 628   }
 629
 630   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
 631   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
 632   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
 633     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
 634
 635     // Fold the branch/switch.
 636     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
 637     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
 638       if (i == BestSucc) continue;
 639       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
 640     }
 641
 642     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
 643           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
 644     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
 645     BBTerm->eraseFromParent();
 646     return true;
 647   }
 648
 649   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
 650
 651   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
 652   // predecessor has the same condition:
 653   //     br COND, BBX, BBY
 654   //  BBX:
 655   //     br COND, BBZ, BBW
 656   if (!LVI &&
 657       !Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
 658       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
 659     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
 660     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
 661       for (; PI != E; ++PI) {
 662         BasicBlock *P = *PI;
 663         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator()))
 664           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
 665               ProcessBranchOnDuplicateCond(P, BB))
 666             return true;
 667       }
 668     } else {
 669       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
 670       for (; PI != E; ++PI) {
 671         BasicBlock *P = *PI;
 672         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>(P->getTerminator()))
 673           if (PSI->getCondition() == Condition &&
 674               ProcessSwitchOnDuplicateCond(P, BB))
 675             return true;
 676       }
 677     }
 678   }
 679
 680   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
 681   if (CondInst == 0) {
 682     // FIXME: Unify this with code below.
 683     if (LVI && ProcessThreadableEdges(Condition, BB))
 684       return true;
 685     return false;
 686   }
 687
 688
 689   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
 690     if (!LVI &&
 691         (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
 692          cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
 693       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
 694       // a condition with a lexically identical value.
 695       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
 696       for (; PI != E; ++PI) {
 697         BasicBlock *P = *PI;
 698         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator()))
 699           if (PBI->isConditional() && P != BB) {
 700             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
 701               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
 702                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
 703                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
 704                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
 705                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(P, BB))
 706                   return true;
 707               }
 708             }
 709           }
 710       }
 711     }
 712
 713     // For a comparison where the LHS is outside this block, it's possible
 714     // that we've branched on it before.  Used LVI to see if we can simplify
 715     // the branch based on that.
 716     BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 717     Constant *CondConst = dyn_cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
 718     pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
 719     if (LVI && CondBr && CondConst && CondBr->isConditional() && PI != PE &&
 720         (!isa<Instruction>(CondCmp->getOperand(0)) ||
 721          cast<Instruction>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
 722       // For predecessor edge, determine if the comparison is true or false
 723       // on that edge.  If they're all true or all false, we can simplify the
 724       // branch.
 725       // FIXME: We could handle mixed true/false by duplicating code.
 726       LazyValueInfo::Tristate Baseline =
 727         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), CondCmp->getOperand(0),
 728                                 CondConst, *PI, BB);
 729       if (Baseline != LazyValueInfo::Unknown) {
 730         // Check that all remaining incoming values match the first one.
 731         while (++PI != PE) {
 732           LazyValueInfo::Tristate Ret = LVI->getPredicateOnEdge(
 733                                           CondCmp->getPredicate(),
 734                                           CondCmp->getOperand(0),
 735                                           CondConst, *PI, BB);
 736           if (Ret != Baseline) break;
 737         }
 738
 739         // If we terminated early, then one of the values didn't match.
 740         if (PI == PE) {
 741           unsigned ToRemove = Baseline == LazyValueInfo::True ? 1 : 0;
 742           unsigned ToKeep = Baseline == LazyValueInfo::True ? 0 : 1;
 743           RemovePredecessorAndSimplify(CondBr->getSuccessor(ToRemove), BB, TD);
 744           BranchInst::Create(CondBr->getSuccessor(ToKeep), CondBr);
 745           CondBr->eraseFromParent();
 746           return true;
 747         }
 748       }
 749     }
 750   }
 751
 752   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
 753   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
 754   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
 755   // which can then be used to thread the values.
 756   //
 757   Value *SimplifyValue = CondInst;
 758   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
 759     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
 760       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
 761
 762   // TODO: There are other places where load PRE would be profitable, such as
 763   // more complex comparisons.
 764   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
 765     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
 766       return true;
 767
 768
 769   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
 770   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
 771   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
 772   //
 773   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
 774     return true;
 775
 776   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a phi node in the current
 777   // block, see if we can simplify.
 778   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
 779     if (PN->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
 780       return ProcessBranchOnPHI(PN);
 781
 782
 783   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a XOR, see if we can simplify.
 784   if (CondInst->getOpcode() == Instruction::Xor &&
 785       CondInst->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
 786     return ProcessBranchOnXOR(cast<BinaryOperator>(CondInst));
 787
 788
 789   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
 790   // "(X == 4)", thread through this block.
 791
 792   return false;
 793 }
 794
 795 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
 796 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
 797 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
 798 ///  PREDBB:
 799 ///     br COND, DESTBB, BBY
 800 ///  DESTBB:
 801 ///     br COND, BBZ, BBW
 802 ///
 803 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
 804 /// in DESTBB, we have to thread over it.
 805 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
 806                                                  BasicBlock *BB) {
 807   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
 808
 809   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
 810   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
 811   // simplifications.
 812   bool BranchDir;
 813   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
 814     BranchDir = true;
 815   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
 816     BranchDir = false;
 817   else {
 818     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << PredBB->getName()
 819           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
 820     ++NumFolds;
 821     ConstantFoldTerminator(PredBB);
 822     return true;
 823   }
 824
 825   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 826
 827   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
 828   // constant and fold it.
 829   if (BB->getSinglePredecessor()) {
 830     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
 831           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
 832           << *BB->getTerminator() << '\n');
 833     ++NumFolds;
 834     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
 835     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
 836                                           BranchDir));
 837     // Delete dead instructions before we fold the branch.  Folding the branch
 838     // can eliminate edges from the CFG which can end up deleting OldCond.
 839     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
 840     ConstantFoldTerminator(BB);
 841     return true;
 842   }
 843
 844
 845   // Next, figure out which successor we are threading to.
 846   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
 847
 848   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
 849   Preds.push_back(PredBB);
 850
 851   // Ok, try to thread it!
 852   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
 853 }
 854
 855 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
 856 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
 857 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
 858 ///  PREDBB:
 859 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
 860 ///  DESTBB:
 861 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
 862 ///
 863 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
 864 /// switches out of repeated 'if' conditions.
 865 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
 866                                                  BasicBlock *DestBB) {
 867   // Can't thread edge to self.
 868   if (PredBB == DestBB)
 869     return false;
 870
 871   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
 872   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
 873
 874   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
 875   // blocks: we order them from most to least preferable.
 876
 877   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
 878   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
 879   // growth.  Skip debug info first.
 880   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
 881   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
 882     BBI++;
 883
 884   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
 885   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
 886     bool MadeChange = false;
 887     // Ignore the default edge for now.
 888     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
 889       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
 890       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
 891
 892       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
 893       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
 894       // by the default case, we can't update PredSI.
 895       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
 896       if (PredCase == 0) continue;
 897
 898       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
 899       // case on this condition.
 900       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
 901           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
 902         continue;
 903
 904       // Do not forward this if it already goes to this destination, this would
 905       // be an infinite loop.
 906       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) == DestSucc)
 907         continue;
 908
 909       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
 910       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
 911       DEBUG(dbgs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
 912       DEBUG(dbgs() << "THROUGH: " << *DestSI);
 913
 914       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
 915       // simplicity.
 916       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
 917         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
 918         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
 919       }
 920       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
 921       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
 922       MadeChange = true;
 923     }
 924
 925     if (MadeChange)
 926       return true;
 927   }
 928
 929   return false;
 930 }
 931
 932
 933 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
 934 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
 935 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
 936 /// interlaced with other jump threading tasks.
 937 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
 938   // Don't hack volatile loads.
 939   if (LI->isVolatile()) return false;
 940
 941   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
 942   // partially redundant.
 943   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
 944   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
 945     return false;
 946
 947   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
 948
 949   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
 950   // TODO: Could do simple PHI translation, that would be fun :)
 951   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
 952     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
 953       return false;
 954
 955   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
 956   // the entry to its block.
 957   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
 958
 959   if (Value *AvailableVal =
 960         FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, BBIt, 6)) {
 961     // If the value if the load is locally available within the block, just use
 962     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
 963     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
 964
 965     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
 966     // only happen in dead loops.
 967     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
 968     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
 969     LI->eraseFromParent();
 970     return true;
 971   }
 972
 973   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
 974   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
 975   // might clobber its value.
 976   if (BBIt != LoadBB->begin())
 977     return false;
 978
 979
 980   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
 981   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
 982   AvailablePredsTy AvailablePreds;
 983   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
 984
 985   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
 986   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
 987   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
 988        PI != PE; ++PI) {
 989     BasicBlock *PredBB = *PI;
 990
 991     // If we already scanned this predecessor, skip it.
 992     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
 993       continue;
 994
 995     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
 996     BBIt = PredBB->end();
 997     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
 998     if (!PredAvailable) {
 999       OneUnavailablePred = PredBB;
1000       continue;
1001     }
1002
1003     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
1004     // can create a PHI node.
1005     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
1006   }
1007
1008   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
1009   // redundant.
1010   if (AvailablePreds.empty()) return false;
1011
1012   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
1013   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
1014   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
1015   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
1016   // code size.
1017   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
1018
1019   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
1020   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
1021   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
1022   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
1023       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
1024     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
1025   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
1026     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
1027     // edge from the one.
1028     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
1029     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
1030
1031     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
1032       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
1033
1034     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
1035     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
1036          PI != PE; ++PI) {
1037       BasicBlock *P = *PI;
1038       // If the predecessor is an indirect goto, we can't split the edge.
1039       if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator()))
1040         return false;
1041
1042       if (!AvailablePredSet.count(P))
1043         PredsToSplit.push_back(P);
1044     }
1045
1046     // Split them out to their own block.
1047     UnavailablePred =
1048       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
1049                              "thread-pre-split", this);
1050   }
1051
1052   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
1053   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
1054   // it to the AvailablePreds list.
1055   if (UnavailablePred) {
1056     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
1057            "Can't handle critical edge here!");
1058     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr", false,
1059                                  LI->getAlignment(),
1060                                  UnavailablePred->getTerminator());
1061     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
1062   }
1063
1064   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
1065   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
1066   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
1067
1068   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
1069   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
1070   PN->takeName(LI);
1071
1072   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
1073   // have multiple entries here.
1074   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
1075        ++PI) {
1076     BasicBlock *P = *PI;
1077     AvailablePredsTy::iterator I =
1078       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
1079                        std::make_pair(P, (Value*)0));
1080
1081     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == P &&
1082            "Didn't find entry for predecessor!");
1083
1084     PN->addIncoming(I->second, I->first);
1085   }
1086
1087   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
1088
1089   LI->replaceAllUsesWith(PN);
1090   LI->eraseFromParent();
1091
1092   return true;
1093 }
1094
1095 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
1096 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
1097 /// the list.
1098 static BasicBlock *
1099 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
1100                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
1101                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
1102   assert(!PredToDestList.empty());
1103
1104   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
1105   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
1106   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
1107   // them later if interesting.
1108   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
1109   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
1110     if (PredToDestList[i].second)
1111       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
1112
1113   // Find the most popular dest.
1114   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
1115   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
1116   unsigned Popularity = DPI->second;
1117   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
1118
1119   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
1120     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
1121     // seen so far, ignore it.
1122     if (DPI->second < Popularity)
1123       ; // ignore.
1124     else if (DPI->second == Popularity) {
1125       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
1126       SamePopularity.push_back(DPI->first);
1127     } else {
1128       // If it is more popular, remember it.
1129       SamePopularity.clear();
1130       MostPopularDest = DPI->first;
1131       Popularity = DPI->second;
1132     }
1133   }
1134
1135   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
1136   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
1137   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
1138   // successor list.
1139   if (!SamePopularity.empty()) {
1140     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
1141     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1142     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
1143       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
1144
1145       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
1146                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
1147         continue;
1148
1149       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
1150       break;
1151     }
1152   }
1153
1154   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
1155   return MostPopularDest;
1156 }
1157
1158 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB) {
1159   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
1160   // thread the edge.
1161   if (LoopHeaders.count(BB))
1162     return false;
1163
1164   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
1165   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(Cond, BB, PredValues)) {
1166     return false;
1167   }
1168   assert(!PredValues.empty() &&
1169          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1170
1171   DEBUG(dbgs() << "IN BB: " << *BB;
1172         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
1173           dbgs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
1174           if (PredValues[i].first)
1175             dbgs() << *PredValues[i].first;
1176           else
1177             dbgs() << "UNDEF";
1178           dbgs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
1179           << "'.\n";
1180         });
1181
1182   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
1183   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
1184   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
1185   // as a null dest in the PredToDestList).
1186   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
1187   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
1188
1189   BasicBlock *OnlyDest = 0;
1190   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
1191
1192   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
1193     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
1194     if (!SeenPreds.insert(Pred))
1195       continue;  // Duplicate predecessor entry.
1196
1197     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
1198     // destination.
1199     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
1200       continue;
1201
1202     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
1203
1204     BasicBlock *DestBB;
1205     if (Val == 0)      // Undef.
1206       DestBB = 0;
1207     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
1208       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
1209     else {
1210       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
1211       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
1212     }
1213
1214     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
1215     if (i == 0)
1216       OnlyDest = DestBB;
1217     else if (OnlyDest != DestBB)
1218       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
1219
1220     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
1221   }
1222
1223   // If all edges were unthreadable, we fail.
1224   if (PredToDestList.empty())
1225     return false;
1226
1227   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1228   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1229   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1230   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1231   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1232
1233   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1234     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1235
1236   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1237   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1238   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1239   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
1240     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
1241       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
1242
1243       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1244       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1245       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1246       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
1247       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1248         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
1249           PredsToFactor.push_back(Pred);
1250     }
1251
1252   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1253   // the destination that these predecessors should get to.
1254   if (MostPopularDest == 0)
1255     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1256                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1257
1258   // Ok, try to thread it!
1259   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1260 }
1261
1262 /// ProcessBranchOnPHI - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1263 /// a PHI node in the current block.  See if there are any simplifications we
1264 /// can do based on inputs to the phi node.
1265 ///
1266 bool JumpThreading::ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN) {
1267   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1268
1269   // TODO: We could make use of this to do it once for blocks with common PHI
1270   // values.
1271   SmallVector<BasicBlock*, 1> PredBBs;
1272   PredBBs.resize(1);
1273
1274   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1275   // *duplicate* the conditional branch into that block in order to further
1276   // encourage jump threading and to eliminate cases where we have branch on a
1277   // phi of an icmp (branch on icmp is much better).
1278   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1279     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1280     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1281       if (PredBr->isUnconditional()) {
1282         PredBBs[0] = PredBB;
1283         // Try to duplicate BB into PredBB.
1284         if (DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBBs))
1285           return true;
1286       }
1287   }
1288
1289   return false;
1290 }
1291
1292 /// ProcessBranchOnXOR - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1293 /// a xor instruction in the current block.  See if there are any
1294 /// simplifications we can do based on inputs to the xor.
1295 ///
1296 bool JumpThreading::ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO) {
1297   BasicBlock *BB = BO->getParent();
1298
1299   // If either the LHS or RHS of the xor is a constant, don't do this
1300   // optimization.
1301   if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(0)) ||
1302       isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1303     return false;
1304
1305   // If the first instruction in BB isn't a phi, we won't be able to infer
1306   // anything special about any particular predecessor.
1307   if (!isa<PHINode>(BB->front()))
1308     return false;
1309
1310   // If we have a xor as the branch input to this block, and we know that the
1311   // LHS or RHS of the xor in any predecessor is true/false, then we can clone
1312   // the condition into the predecessor and fix that value to true, saving some
1313   // logical ops on that path and encouraging other paths to simplify.
1314   //
1315   // This copies something like this:
1316   //
1317   //  BB:
1318   //    %X = phi i1 [1],  [%X']
1319   //    %Y = icmp eq i32 %A, %B
1320   //    %Z = xor i1 %X, %Y
1321   //    br i1 %Z, ...
1322   //
1323   // Into:
1324   //  BB':
1325   //    %Y = icmp ne i32 %A, %B
1326   //    br i1 %Z, ...
1327
1328   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> XorOpValues;
1329   bool isLHS = true;
1330   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, XorOpValues)) {
1331     assert(XorOpValues.empty());
1332     if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(1), BB, XorOpValues))
1333       return false;
1334     isLHS = false;
1335   }
1336
1337   assert(!XorOpValues.empty() &&
1338          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1339
1340   // Scan the information to see which is most popular: true or false.  The
1341   // predecessors can be of the set true, false, or undef.
1342   unsigned NumTrue = 0, NumFalse = 0;
1343   for (unsigned i = 0, e = XorOpValues.size(); i != e; ++i) {
1344     if (!XorOpValues[i].first) continue;  // Ignore undefs for the count.
1345     if (XorOpValues[i].first->isZero())
1346       ++NumFalse;
1347     else
1348       ++NumTrue;
1349   }
1350
1351   // Determine which value to split on, true, false, or undef if neither.
1352   ConstantInt *SplitVal = 0;
1353   if (NumTrue > NumFalse)
1354     SplitVal = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1355   else if (NumTrue != 0 || NumFalse != 0)
1356     SplitVal = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1357
1358   // Collect all of the blocks that this can be folded into so that we can
1359   // factor this once and clone it once.
1360   SmallVector<BasicBlock*, 8> BlocksToFoldInto;
1361   for (unsigned i = 0, e = XorOpValues.size(); i != e; ++i) {
1362     if (XorOpValues[i].first != SplitVal && XorOpValues[i].first != 0) continue;
1363
1364     BlocksToFoldInto.push_back(XorOpValues[i].second);
1365   }
1366
1367   // If we inferred a value for all of the predecessors, then duplication won't
1368   // help us.  However, we can just replace the LHS or RHS with the constant.
1369   if (BlocksToFoldInto.size() ==
1370       cast<PHINode>(BB->front()).getNumIncomingValues()) {
1371     if (SplitVal == 0) {
1372       // If all preds provide undef, just nuke the xor, because it is undef too.
1373       BO->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BO->getType()));
1374       BO->eraseFromParent();
1375     } else if (SplitVal->isZero()) {
1376       // If all preds provide 0, replace the xor with the other input.
1377       BO->replaceAllUsesWith(BO->getOperand(isLHS));
1378       BO->eraseFromParent();
1379     } else {
1380       // If all preds provide 1, set the computed value to 1.
1381       BO->setOperand(!isLHS, SplitVal);
1382     }
1383
1384     return true;
1385   }
1386
1387   // Try to duplicate BB into PredBB.
1388   return DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, BlocksToFoldInto);
1389 }
1390
1391
1392 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1393 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1394 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1395 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1396                                             BasicBlock *OldPred,
1397                                             BasicBlock *NewPred,
1398                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1399   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1400        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1401     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1402     // DestBlock.
1403     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1404
1405     // Remap the value if necessary.
1406     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1407       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1408       if (I != ValueMap.end())
1409         IV = I->second;
1410     }
1411
1412     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1413   }
1414 }
1415
1416 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1417 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1418 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1419 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB,
1420                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
1421                                BasicBlock *SuccBB) {
1422   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1423   if (SuccBB == BB) {
1424     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1425           << "' - would thread to self!\n");
1426     return false;
1427   }
1428
1429   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1430   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1431   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1432     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1433           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1434           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1435     return false;
1436   }
1437
1438   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1439   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1440     DEBUG(dbgs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1441           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1442     return false;
1443   }
1444
1445   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1446   BasicBlock *PredBB;
1447   if (PredBBs.size() == 1)
1448     PredBB = PredBBs[0];
1449   else {
1450     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1451           << " common predecessors.\n");
1452     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1453                                     ".thr_comm", this);
1454   }
1455
1456   // And finally, do it!
1457   DEBUG(dbgs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1458         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1459         << ", across block:\n    "
1460         << *BB << "\n");
1461
1462   if (LVI)
1463     LVI->threadEdge(PredBB, BB, SuccBB);
1464
1465   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1466   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1467   // account for entry from PredBB.
1468   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1469
1470   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1471                                          BB->getName()+".thread",
1472                                          BB->getParent(), BB);
1473   NewBB->moveAfter(PredBB);
1474
1475   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1476   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1477     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1478
1479   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1480   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1481   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1482     Instruction *New = BI->clone();
1483     New->setName(BI->getName());
1484     NewBB->getInstList().push_back(New);
1485     ValueMapping[BI] = New;
1486
1487     // Remap operands to patch up intra-block references.
1488     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1489       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1490         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1491         if (I != ValueMapping.end())
1492           New->setOperand(i, I->second);
1493       }
1494   }
1495
1496   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1497   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1498   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1499
1500   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1501   // PHI nodes for NewBB now.
1502   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1503
1504   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1505   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1506   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1507   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1508   SSAUpdater SSAUpdate;
1509   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1510   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1511     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1512     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1513     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1514          ++UI) {
1515       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1516       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1517         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1518           continue;
1519       } else if (User->getParent() == BB)
1520         continue;
1521
1522       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1523     }
1524
1525     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1526     if (UsesToRename.empty())
1527       continue;
1528
1529     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1530
1531     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1532     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1533     // with the two values we know.
1534     SSAUpdate.Initialize(I);
1535     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1536     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1537
1538     while (!UsesToRename.empty())
1539       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1540     DEBUG(dbgs() << "\n");
1541   }
1542
1543
1544   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1545   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1546   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1547   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1548   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1549     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1550       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1551       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1552     }
1553
1554   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1555   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1556   // frequently happens because of phi translation.
1557   SimplifyInstructionsInBlock(NewBB, TD);
1558
1559   // Threaded an edge!
1560   ++NumThreads;
1561   return true;
1562 }
1563
1564 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1565 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1566 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1567 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1568 /// a compare.
1569 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1570                                  const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs) {
1571   assert(!PredBBs.empty() && "Can't handle an empty set");
1572
1573   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1574   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1575   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1576   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1577     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1578           << "' into predecessor block '" << PredBBs[0]->getName()
1579           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1580     return false;
1581   }
1582
1583   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1584   if (DuplicationCost > Threshold) {
1585     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1586           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1587     return false;
1588   }
1589
1590   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1591   BasicBlock *PredBB;
1592   if (PredBBs.size() == 1)
1593     PredBB = PredBBs[0];
1594   else {
1595     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1596           << " common predecessors.\n");
1597     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1598                                     ".thr_comm", this);
1599   }
1600
1601   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1602   // of PredBB.
1603   DEBUG(dbgs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1604         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1605         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1606
1607   // Unless PredBB ends with an unconditional branch, split the edge so that we
1608   // can just clone the bits from BB into the end of the new PredBB.
1609   BranchInst *OldPredBranch = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1610
1611   if (OldPredBranch == 0 || !OldPredBranch->isUnconditional()) {
1612     PredBB = SplitEdge(PredBB, BB, this);
1613     OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1614   }
1615
1616   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1617   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1618   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1619
1620   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1621   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1622     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1623
1624   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1625   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1626   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1627     Instruction *New = BI->clone();
1628
1629     // Remap operands to patch up intra-block references.
1630     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1631       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1632         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1633         if (I != ValueMapping.end())
1634           New->setOperand(i, I->second);
1635       }
1636
1637     // If this instruction can be simplified after the operands are updated,
1638     // just use the simplified value instead.  This frequently happens due to
1639     // phi translation.
1640     if (Value *IV = SimplifyInstruction(New, TD)) {
1641       delete New;
1642       ValueMapping[BI] = IV;
1643     } else {
1644       // Otherwise, insert the new instruction into the block.
1645       New->setName(BI->getName());
1646       PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1647       ValueMapping[BI] = New;
1648     }
1649   }
1650
1651   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1652   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1653   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1654   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1655                                   ValueMapping);
1656   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1657                                   ValueMapping);
1658
1659   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1660   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1661   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1662   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1663   SSAUpdater SSAUpdate;
1664   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1665   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1666     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1667     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1668     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1669          ++UI) {
1670       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1671       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1672         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1673           continue;
1674       } else if (User->getParent() == BB)
1675         continue;
1676
1677       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1678     }
1679
1680     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1681     if (UsesToRename.empty())
1682       continue;
1683
1684     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1685
1686     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1687     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1688     // with the two values we know.
1689     SSAUpdate.Initialize(I);
1690     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1691     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1692
1693     while (!UsesToRename.empty())
1694       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1695     DEBUG(dbgs() << "\n");
1696   }
1697
1698   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1699   // that we nuked.
1700   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1701
1702   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1703   OldPredBranch->eraseFromParent();
1704
1705   ++NumDupes;
1706   return true;
1707 }
1708
1709