fadbec58d7af8a99c392e80d479e22f0bffa5657
[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/Analysis/LazyValueInfo.h"
21 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 using namespace llvm;
35
36 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
37 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
38 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
39
40 static cl::opt<unsigned>
41 Threshold("jump-threading-threshold", 
42           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
43           cl::init(6), cl::Hidden);
44
45 // Turn on use of LazyValueInfo.
46 static cl::opt<bool>
47 EnableLVI("enable-jump-threading-lvi", cl::ReallyHidden);
48
49
50
51 namespace {
52   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
53   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
54   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
55   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
56   /// duplicating the contents of this block.
57   ///
58   /// An example of when this can occur is code like this:
59   ///
60   ///   if () { ...
61   ///     X = 4;
62   ///   }
63   ///   if (X < 3) {
64   ///
65   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
66   /// revectored to the false side of the second if.
67   ///
68   class JumpThreading : public FunctionPass {
69     TargetData *TD;
70     LazyValueInfo *LVI;
71 #ifdef NDEBUG
72     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
73 #else
74     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
75 #endif
76   public:
77     static char ID; // Pass identification
78     JumpThreading() : FunctionPass(&ID) {}
79
80     bool runOnFunction(Function &F);
81     
82     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
83       if (EnableLVI)
84         AU.addRequired<LazyValueInfo>();
85     }
86     
87     void FindLoopHeaders(Function &F);
88     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
89     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
90                     BasicBlock *SuccBB);
91     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
92                                           BasicBlock *PredBB);
93     
94     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
95                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
96     
97     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
98                                          PredValueInfo &Result);
99     bool ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB);
100     
101     
102     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
103     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
104
105     bool ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN);
106     
107     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
108   };
109 }
110
111 char JumpThreading::ID = 0;
112 static RegisterPass<JumpThreading>
113 X("jump-threading", "Jump Threading");
114
115 // Public interface to the Jump Threading pass
116 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
117
118 /// runOnFunction - Top level algorithm.
119 ///
120 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
121   DEBUG(dbgs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
122   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
123   LVI = EnableLVI ? &getAnalysis<LazyValueInfo>() : 0;
124   
125   FindLoopHeaders(F);
126   
127   bool AnotherIteration = true, EverChanged = false;
128   while (AnotherIteration) {
129     AnotherIteration = false;
130     bool Changed = false;
131     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
132       BasicBlock *BB = I;
133       // Thread all of the branches we can over this block. 
134       while (ProcessBlock(BB))
135         Changed = true;
136       
137       ++I;
138       
139       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
140       // edges which simplifies the CFG.
141       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
142           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
143         DEBUG(dbgs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
144               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
145         LoopHeaders.erase(BB);
146         DeleteDeadBlock(BB);
147         Changed = true;
148       } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
149         // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
150         // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
151         // this dead.
152         if (BI->isUnconditional() && 
153             BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
154           BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
155           // Ignore dbg intrinsics.
156           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
157             ++BBI;
158           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
159           if (BBI->isTerminator()) {
160             // Since TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock may delete the
161             // block, we have to make sure it isn't in the LoopHeaders set.  We
162             // reinsert afterward if needed.
163             bool ErasedFromLoopHeaders = LoopHeaders.erase(BB);
164             BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
165             
166             if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB)) {
167               Changed = true;
168               // If we deleted BB and BB was the header of a loop, then the
169               // successor is now the header of the loop.
170               BB = Succ;
171             }
172             
173             if (ErasedFromLoopHeaders)
174               LoopHeaders.insert(BB);
175           }
176         }
177       }
178     }
179     AnotherIteration = Changed;
180     EverChanged |= Changed;
181   }
182   
183   LoopHeaders.clear();
184   return EverChanged;
185 }
186
187 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
188 /// thread across it.
189 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
190   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
191   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
192   
193   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
194   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
195   
196   
197   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
198   // include the terminator because the copy won't include it.
199   unsigned Size = 0;
200   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
201     // Debugger intrinsics don't incur code size.
202     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
203     
204     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
205     if (isa<BitCastInst>(I) && isa<PointerType>(I->getType()))
206       continue;
207     
208     // All other instructions count for at least one unit.
209     ++Size;
210     
211     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
212     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
213     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
214     // them as having cost 1.
215     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
216       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
217         Size += 3;
218       else if (!isa<VectorType>(CI->getType()))
219         Size += 1;
220     }
221   }
222   
223   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
224   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
225   if (isa<SwitchInst>(I))
226     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
227   
228   return Size;
229 }
230
231 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
232 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
233 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
234 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
235 /// by finding targets of backedges in the CFG.
236 ///
237 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
238 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
239 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
240 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
241 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
242 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
243 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
244 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
245 ///
246 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
247   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
248   FindFunctionBackedges(F, Edges);
249   
250   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
251     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
252 }
253
254 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
255 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
256 /// predecessors.  If so, return the known list of value and pred BB in the
257 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
258 ///
259 /// This returns true if there were any known values.
260 ///
261 bool JumpThreading::
262 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
263   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
264   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
265     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
266     
267     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
268       Result.push_back(std::make_pair(CI, *PI));
269     return true;
270   }
271   
272   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
273   // then it can't be derived from a PHI.
274   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
275   if (I == 0 || I->getParent() != BB) {
276     
277     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
278     // of any of our predecessors.
279     //
280     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
281     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
282     /// predecessor based on its terminator.
283     //
284     if (LVI) {
285       // FIXME: change this to use the more-rich 'getPredicateOnEdge' method if
286       // "I" is a non-local compare-with-a-constant instruction.  This would be
287       // able to handle value inequalities better, for example if the compare is
288       // "X < 4" and "X < 3" is known true but "X < 4" itself is not available.
289       // Perhaps getConstantOnEdge should be smart enough to do this?
290       
291       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
292         // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
293         // predecessor, use that information to try to thread this block.
294         Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, *PI, BB);
295         if (PredCst == 0 ||
296             (!isa<ConstantInt>(PredCst) && !isa<UndefValue>(PredCst)))
297           continue;
298         
299         Result.push_back(std::make_pair(dyn_cast<ConstantInt>(PredCst), *PI));
300       }
301       
302       return !Result.empty();
303     }
304     
305     return false;
306   }
307   
308   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
309   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
310     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
311       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
312       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
313         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
314         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
315       }
316     }
317     return !Result.empty();
318   }
319   
320   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
321
322   // Handle some boolean conditions.
323   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) { 
324     // X | true -> true
325     // X & false -> false
326     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
327         I->getOpcode() == Instruction::And) {
328       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
329       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
330       
331       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
332         return false;
333       
334       ConstantInt *InterestingVal;
335       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
336         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
337       else
338         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
339       
340       // Scan for the sentinel.
341       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
342         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0)
343           Result.push_back(LHSVals[i]);
344       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
345         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0)
346           Result.push_back(RHSVals[i]);
347       return !Result.empty();
348     }
349     
350     // Handle the NOT form of XOR.
351     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
352         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
353         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
354       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result);
355       if (Result.empty())
356         return false;
357
358       // Invert the known values.
359       for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
360         if (Result[i].first)
361           Result[i].first =
362             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNot(Result[i].first));
363       return true;
364     }
365   }
366   
367   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
368   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
369     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
370     if (PN && PN->getParent() == BB) {
371       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
372       // See if any do.
373       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
374         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
375         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
376         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
377         
378         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS, TD);
379         if (Res == 0) {
380           if (!LVI || !isa<Constant>(RHS))
381             continue;
382           
383           LazyValueInfo::Tristate 
384             ResT = LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), LHS,
385                                            cast<Constant>(RHS), PredBB, BB);
386           if (ResT == LazyValueInfo::Unknown)
387             continue;
388           Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(LHS->getContext()), ResT);
389         }
390         
391         if (isa<UndefValue>(Res))
392           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
393         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
394           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
395       }
396       
397       return !Result.empty();
398     }
399     
400     
401     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
402     // live-in value on any predecessors.
403     if (LVI && isa<Constant>(Cmp->getOperand(1)) &&
404         Cmp->getType()->isInteger() && // Not vector compare.
405         (!isa<Instruction>(Cmp->getOperand(0)) ||
406          cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
407       Constant *RHSCst = cast<Constant>(Cmp->getOperand(1));
408       
409       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
410         // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
411         // predecessor, use that information to try to thread this block.
412         LazyValueInfo::Tristate
413           Res = LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), Cmp->getOperand(0),
414                                         RHSCst, *PI, BB);
415         if (Res == LazyValueInfo::Unknown)
416           continue;
417
418         Constant *ResC = ConstantInt::get(Cmp->getType(), Res);
419         Result.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ResC), *PI));
420       }
421       
422       return !Result.empty();
423     }
424   }
425   return false;
426 }
427
428
429
430 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
431 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
432 ///
433 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
434 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
435 ///
436 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
437   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
438   unsigned MinSucc = 0;
439   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
440   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
441   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
442   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
443     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
444     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
445     if (NumPreds < MinNumPreds)
446       MinSucc = i;
447   }
448   
449   return MinSucc;
450 }
451
452 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
453 /// through to a successor, transform them now.
454 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
455   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
456   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
457   // because now the condition in this block can be threaded through
458   // predecessors of our predecessor block.
459   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
460     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
461         SinglePred != BB) {
462       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
463       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
464         LoopHeaders.insert(BB);
465       
466       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
467       // will need to move BB back to the entry position.
468       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
469       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
470       
471       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
472         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
473       return true;
474     }
475   }
476
477   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
478   // it.
479   Value *Condition;
480   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
481     // Can't thread an unconditional jump.
482     if (BI->isUnconditional()) return false;
483     Condition = BI->getCondition();
484   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
485     Condition = SI->getCondition();
486   else
487     return false; // Must be an invoke.
488   
489   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
490   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
491   // other blocks.
492   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
493     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
494           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
495     ++NumFolds;
496     ConstantFoldTerminator(BB);
497     return true;
498   }
499   
500   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
501   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
502   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
503     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
504     
505     // Fold the branch/switch.
506     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
507     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
508       if (i == BestSucc) continue;
509       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
510     }
511     
512     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
513           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
514     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
515     BBTerm->eraseFromParent();
516     return true;
517   }
518   
519   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
520
521   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
522   // predecessor has the same condition:
523   //     br COND, BBX, BBY
524   //  BBX:
525   //     br COND, BBZ, BBW
526   if (!LVI &&
527       !Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
528       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
529     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
530     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
531       for (; PI != E; ++PI)
532         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
533           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
534               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
535             return true;
536     } else {
537       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
538       for (; PI != E; ++PI)
539         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
540           if (PSI->getCondition() == Condition &&
541               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
542             return true;
543     }
544   }
545
546   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
547   if (CondInst == 0) {
548     // FIXME: Unify this with code below.
549     if (LVI && ProcessThreadableEdges(Condition, BB))
550       return true;
551     return false;
552   }  
553     
554   
555   // See if this is a phi node in the current block.
556   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
557     if (PN->getParent() == BB)
558       return ProcessJumpOnPHI(PN);
559   
560   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
561     if (!LVI &&
562         (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
563          cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
564       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
565       // a condition with a lexically identical value.
566       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
567       for (; PI != E; ++PI)
568         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
569           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
570             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
571               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
572                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
573                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
574                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
575                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
576                   return true;
577               }
578             }
579           }
580     }
581   }
582
583   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
584   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
585   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
586   // which can then be used to thread the values.
587   //
588   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
589   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
590   Value *SimplifyValue = CondInst;
591   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
592     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
593       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
594   
595   // TODO: There are other places where load PRE would be profitable, such as
596   // more complex comparisons.
597   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
598     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
599       return true;
600   
601   
602   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
603   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
604   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
605   //
606   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
607     return true;
608   
609   
610   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
611   // "(X == 4)" thread through this block.
612   
613   return false;
614 }
615
616 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
617 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
618 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
619 ///  PREDBB:
620 ///     br COND, DESTBB, BBY
621 ///  DESTBB:
622 ///     br COND, BBZ, BBW
623 ///
624 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
625 /// in DESTBB, we have to thread over it.
626 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
627                                                  BasicBlock *BB) {
628   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
629   
630   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
631   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
632   // simplifications.
633   bool BranchDir;
634   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
635     BranchDir = true;
636   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
637     BranchDir = false;
638   else {
639     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << PredBB->getName()
640           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
641     ++NumFolds;
642     ConstantFoldTerminator(PredBB);
643     return true;
644   }
645    
646   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
647
648   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
649   // constant and fold it.
650   if (BB->getSinglePredecessor()) {
651     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
652           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
653           << *BB->getTerminator() << '\n');
654     ++NumFolds;
655     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
656     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
657                                           BranchDir));
658     ConstantFoldTerminator(BB);
659     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
660     return true;
661   }
662  
663   
664   // Next, figure out which successor we are threading to.
665   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
666   
667   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
668   Preds.push_back(PredBB);
669   
670   // Ok, try to thread it!
671   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
672 }
673
674 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
675 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
676 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
677 ///  PREDBB:
678 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
679 ///  DESTBB:
680 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
681 ///
682 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
683 /// switches out of repeated 'if' conditions.
684 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
685                                                  BasicBlock *DestBB) {
686   // Can't thread edge to self.
687   if (PredBB == DestBB)
688     return false;
689   
690   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
691   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
692
693   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
694   // blocks: we order them from most to least preferable.
695   
696   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
697   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
698   // growth.  Skip debug info first.
699   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
700   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
701     BBI++;
702   
703   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
704   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
705     bool MadeChange = false;
706     // Ignore the default edge for now.
707     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
708       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
709       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
710       
711       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
712       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
713       // by the default case, we can't update PredSI.
714       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
715       if (PredCase == 0) continue;
716       
717       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
718       // case on this condition.
719       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
720           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
721         continue;
722       
723       // Do not forward this if it already goes to this destination, this would
724       // be an infinite loop.
725       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) == DestSucc)
726         continue;
727
728       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
729       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
730       DEBUG(dbgs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
731       DEBUG(dbgs() << "THROUGH: " << *DestSI);
732
733       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
734       // simplicity.
735       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
736         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
737         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
738       }
739       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
740       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
741       MadeChange = true;
742     }
743     
744     if (MadeChange)
745       return true;
746   }
747   
748   return false;
749 }
750
751
752 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
753 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
754 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
755 /// interlaced with other jump threading tasks.
756 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
757   // Don't hack volatile loads.
758   if (LI->isVolatile()) return false;
759   
760   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
761   // partially redundant.
762   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
763   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
764     return false;
765   
766   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
767
768   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
769   // TODO: Could do simple PHI translation, that would be fun :)
770   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
771     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
772       return false;
773   
774   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
775   // the entry to its block.
776   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
777
778   if (Value *AvailableVal = 
779         FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, BBIt, 6)) {
780     // If the value if the load is locally available within the block, just use
781     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
782     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
783     
784     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
785     // only happen in dead loops.
786     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
787     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
788     LI->eraseFromParent();
789     return true;
790   }
791
792   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
793   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
794   // might clobber its value.
795   if (BBIt != LoadBB->begin())
796     return false;
797   
798   
799   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
800   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
801   AvailablePredsTy AvailablePreds;
802   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
803   
804   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
805   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
806   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
807        PI != PE; ++PI) {
808     BasicBlock *PredBB = *PI;
809
810     // If we already scanned this predecessor, skip it.
811     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
812       continue;
813
814     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
815     BBIt = PredBB->end();
816     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
817     if (!PredAvailable) {
818       OneUnavailablePred = PredBB;
819       continue;
820     }
821     
822     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
823     // can create a PHI node.
824     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
825   }
826   
827   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
828   // redundant.
829   if (AvailablePreds.empty()) return false;
830   
831   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
832   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
833   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
834   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
835   // code size.
836   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
837   
838   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
839   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
840   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
841   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
842       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
843     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
844   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
845     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
846     // edge from the one.
847     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
848     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
849
850     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
851       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
852
853     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
854     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
855          PI != PE; ++PI)
856       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
857         PredsToSplit.push_back(*PI);
858     
859     // Split them out to their own block.
860     UnavailablePred =
861       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
862                              "thread-pre-split", this);
863   }
864   
865   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
866   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
867   // it to the AvailablePreds list.
868   if (UnavailablePred) {
869     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
870            "Can't handle critical edge here!");
871     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr", false,
872                                  LI->getAlignment(),
873                                  UnavailablePred->getTerminator());
874     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
875   }
876   
877   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
878   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
879   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
880   
881   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
882   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
883   PN->takeName(LI);
884   
885   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
886   // have multiple entries here.
887   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
888        ++PI) {
889     AvailablePredsTy::iterator I = 
890       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
891                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
892     
893     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
894            "Didn't find entry for predecessor!");
895     
896     PN->addIncoming(I->second, I->first);
897   }
898   
899   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
900   
901   LI->replaceAllUsesWith(PN);
902   LI->eraseFromParent();
903   
904   return true;
905 }
906
907 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
908 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
909 /// the list.
910 static BasicBlock *
911 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
912                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
913                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
914   assert(!PredToDestList.empty());
915   
916   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
917   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
918   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
919   // them later if interesting.
920   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
921   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
922     if (PredToDestList[i].second)
923       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
924   
925   // Find the most popular dest.
926   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
927   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
928   unsigned Popularity = DPI->second;
929   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
930   
931   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
932     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
933     // seen so far, ignore it.
934     if (DPI->second < Popularity)
935       ; // ignore.
936     else if (DPI->second == Popularity) {
937       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
938       SamePopularity.push_back(DPI->first);
939     } else {
940       // If it is more popular, remember it.
941       SamePopularity.clear();
942       MostPopularDest = DPI->first;
943       Popularity = DPI->second;
944     }      
945   }
946   
947   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
948   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
949   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
950   // successor list.
951   if (!SamePopularity.empty()) {
952     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
953     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
954     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
955       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
956       
957       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
958                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
959         continue;
960       
961       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
962       break;
963     }
964   }
965   
966   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
967   return MostPopularDest;
968 }
969
970 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB) {
971   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
972   // thread the edge.
973   if (LoopHeaders.count(BB))
974     return false;
975   
976   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
977   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(Cond, BB, PredValues))
978     return false;
979   assert(!PredValues.empty() &&
980          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
981
982   DEBUG(dbgs() << "IN BB: " << *BB;
983         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
984           dbgs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
985           if (PredValues[i].first)
986             dbgs() << *PredValues[i].first;
987           else
988             dbgs() << "UNDEF";
989           dbgs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
990           << "'.\n";
991         });
992   
993   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
994   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
995   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
996   // as a null dest in the PredToDestList).
997   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
998   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
999   
1000   BasicBlock *OnlyDest = 0;
1001   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
1002   
1003   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
1004     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
1005     if (!SeenPreds.insert(Pred))
1006       continue;  // Duplicate predecessor entry.
1007     
1008     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
1009     // destination.
1010     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
1011       continue;
1012     
1013     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
1014     
1015     BasicBlock *DestBB;
1016     if (Val == 0)      // Undef.
1017       DestBB = 0;
1018     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
1019       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
1020     else {
1021       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
1022       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
1023     }
1024
1025     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
1026     if (i == 0)
1027       OnlyDest = DestBB;
1028     else if (OnlyDest != DestBB)
1029       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
1030     
1031     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
1032   }
1033   
1034   // If all edges were unthreadable, we fail.
1035   if (PredToDestList.empty())
1036     return false;
1037   
1038   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1039   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1040   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1041   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1042   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1043   
1044   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1045     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1046   
1047   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1048   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1049   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1050   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
1051     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
1052       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
1053       
1054       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1055       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1056       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1057       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
1058       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1059         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
1060           PredsToFactor.push_back(Pred);
1061     }
1062
1063   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1064   // the destination that these predecessors should get to.
1065   if (MostPopularDest == 0)
1066     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1067                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1068         
1069   // Ok, try to thread it!
1070   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1071 }
1072
1073 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
1074 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
1075 /// inputs to the phi node.
1076 /// 
1077 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
1078   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1079   
1080   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1081   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
1082   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
1083   // (branch on icmp is much better).
1084
1085   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
1086   // really want to duplicate a switch.
1087   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1088     return false;
1089   
1090   // Look for unconditional branch predecessors.
1091   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1092     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1093     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1094       if (PredBr->isUnconditional() &&
1095           // Try to duplicate BB into PredBB.
1096           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
1097         return true;
1098   }
1099
1100   return false;
1101 }
1102
1103
1104 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1105 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1106 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1107 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1108                                             BasicBlock *OldPred,
1109                                             BasicBlock *NewPred,
1110                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1111   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1112        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1113     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1114     // DestBlock.
1115     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1116     
1117     // Remap the value if necessary.
1118     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1119       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1120       if (I != ValueMap.end())
1121         IV = I->second;
1122     }
1123     
1124     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1125   }
1126 }
1127
1128 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1129 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1130 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1131 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, 
1132                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs, 
1133                                BasicBlock *SuccBB) {
1134   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1135   if (SuccBB == BB) {
1136     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1137           << "' - would thread to self!\n");
1138     return false;
1139   }
1140   
1141   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1142   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1143   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1144     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1145           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1146           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1147     return false;
1148   }
1149
1150   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1151   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1152     DEBUG(dbgs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1153           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1154     return false;
1155   }
1156   
1157   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1158   BasicBlock *PredBB;
1159   if (PredBBs.size() == 1)
1160     PredBB = PredBBs[0];
1161   else {
1162     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1163           << " common predecessors.\n");
1164     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1165                                     ".thr_comm", this);
1166   }
1167   
1168   // And finally, do it!
1169   DEBUG(dbgs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1170         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1171         << ", across block:\n    "
1172         << *BB << "\n");
1173   
1174   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1175   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1176   // account for entry from PredBB.
1177   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1178   
1179   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1180                                          BB->getName()+".thread", 
1181                                          BB->getParent(), BB);
1182   NewBB->moveAfter(PredBB);
1183   
1184   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1185   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1186     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1187   
1188   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1189   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1190   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1191     Instruction *New = BI->clone();
1192     New->setName(BI->getName());
1193     NewBB->getInstList().push_back(New);
1194     ValueMapping[BI] = New;
1195    
1196     // Remap operands to patch up intra-block references.
1197     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1198       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1199         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1200         if (I != ValueMapping.end())
1201           New->setOperand(i, I->second);
1202       }
1203   }
1204   
1205   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1206   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1207   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1208   
1209   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1210   // PHI nodes for NewBB now.
1211   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1212   
1213   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1214   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1215   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1216   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1217   SSAUpdater SSAUpdate;
1218   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1219   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1220     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1221     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1222     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1223          ++UI) {
1224       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1225       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1226         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1227           continue;
1228       } else if (User->getParent() == BB)
1229         continue;
1230       
1231       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1232     }
1233     
1234     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1235     if (UsesToRename.empty())
1236       continue;
1237     
1238     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1239
1240     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1241     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1242     // with the two values we know.
1243     SSAUpdate.Initialize(I);
1244     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1245     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1246     
1247     while (!UsesToRename.empty())
1248       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1249     DEBUG(dbgs() << "\n");
1250   }
1251   
1252   
1253   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1254   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1255   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1256   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1257   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1258     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1259       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1260       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1261     }
1262   
1263   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1264   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1265   // frequently happens because of phi translation.
1266   BI = NewBB->begin();
1267   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1268     Instruction *Inst = BI++;
1269     
1270     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
1271       WeakVH BIHandle(BI);
1272       ReplaceAndSimplifyAllUses(Inst, V, TD);
1273       if (BIHandle == 0)
1274         BI = NewBB->begin();
1275       continue;
1276     }
1277     
1278     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1279   }
1280   
1281   // Threaded an edge!
1282   ++NumThreads;
1283   return true;
1284 }
1285
1286 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1287 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1288 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1289 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1290 /// a compare.
1291 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1292                                                      BasicBlock *PredBB) {
1293   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1294   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1295   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1296   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1297     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1298           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1299           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1300     return false;
1301   }
1302   
1303   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1304   if (DuplicationCost > Threshold) {
1305     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1306           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1307     return false;
1308   }
1309   
1310   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1311   // of PredBB.
1312   DEBUG(dbgs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1313         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1314         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1315   
1316   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1317   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1318   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1319   
1320   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1321   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1322     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1323   
1324   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1325   
1326   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1327   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1328   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1329     Instruction *New = BI->clone();
1330     New->setName(BI->getName());
1331     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1332     ValueMapping[BI] = New;
1333     
1334     // Remap operands to patch up intra-block references.
1335     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1336       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1337         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1338         if (I != ValueMapping.end())
1339           New->setOperand(i, I->second);
1340       }
1341   }
1342   
1343   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1344   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1345   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1346   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1347                                   ValueMapping);
1348   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1349                                   ValueMapping);
1350   
1351   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1352   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1353   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1354   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1355   SSAUpdater SSAUpdate;
1356   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1357   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1358     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1359     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1360     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1361          ++UI) {
1362       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1363       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1364         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1365           continue;
1366       } else if (User->getParent() == BB)
1367         continue;
1368       
1369       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1370     }
1371     
1372     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1373     if (UsesToRename.empty())
1374       continue;
1375     
1376     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1377     
1378     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1379     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1380     // with the two values we know.
1381     SSAUpdate.Initialize(I);
1382     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1383     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1384     
1385     while (!UsesToRename.empty())
1386       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1387     DEBUG(dbgs() << "\n");
1388   }
1389   
1390   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1391   // that we nuked.
1392   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1393   
1394   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1395   OldPredBranch->eraseFromParent();
1396   
1397   ++NumDupes;
1398   return true;
1399 }
1400
1401