dc6b506a3bac75fcdeeb95480c4e90f0ebf56ccf
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===-- Local.cpp - Functions to perform local transformations ------------===//
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 family of functions perform various local transformations to the
11 // program.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/DIBuilder.h"
18 #include "llvm/DebugInfo.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/GlobalAlias.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/IRBuilder.h"
23 #include "llvm/Instructions.h"
24 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
25 #include "llvm/Intrinsics.h"
26 #include "llvm/MDBuilder.h"
27 #include "llvm/Metadata.h"
28 #include "llvm/Operator.h"
29 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
31 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
32 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
33 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
34 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
35 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
36 #include "llvm/Support/CFG.h"
37 #include "llvm/Support/Debug.h"
38 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
39 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
40 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
43 using namespace llvm;
44
45 //===----------------------------------------------------------------------===//
46 //  Local constant propagation.
47 //
48
49 /// ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
50 /// constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
51 /// destination.  This is a nontrivial operation because the successors of this
52 /// basic block must have their PHI nodes updated.
53 /// Also calls RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions() on any branch/switch
54 /// conditions and indirectbr addresses this might make dead if
55 /// DeleteDeadConditions is true.
56 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB, bool DeleteDeadConditions,
57                                   const TargetLibraryInfo *TLI) {
58   TerminatorInst *T = BB->getTerminator();
59   IRBuilder<> Builder(T);
60
61   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
62   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
63     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
64     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
65     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
66
67     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
68       // Are we branching on constant?
69       // YES.  Change to unconditional branch...
70       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
71       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
72
73       //cerr << "Function: " << T->getParent()->getParent()
74       //     << "\nRemoving branch from " << T->getParent()
75       //     << "\n\nTo: " << OldDest << endl;
76
77       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
78       // it will adjust it's PHI nodes.
79       OldDest->removePredecessor(BB);
80
81       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
82       Builder.CreateBr(Destination);
83       BI->eraseFromParent();
84       return true;
85     }
86     
87     if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
88       // This branch matches something like this:
89       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
90       // and changes it into:  br label %Dest
91
92       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
93       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
94       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
95
96       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
97       Builder.CreateBr(Dest1);
98       Value *Cond = BI->getCondition();
99       BI->eraseFromParent();
100       if (DeleteDeadConditions)
101         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
102       return true;
103     }
104     return false;
105   }
106   
107   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
108     // If we are switching on a constant, we can convert the switch into a
109     // single branch instruction!
110     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
111     BasicBlock *TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
112     BasicBlock *DefaultDest = TheOnlyDest;
113
114     // Figure out which case it goes to.
115     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
116          i != e; ++i) {
117       // Found case matching a constant operand?
118       if (i.getCaseValue() == CI) {
119         TheOnlyDest = i.getCaseSuccessor();
120         break;
121       }
122
123       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
124       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
125       if (i.getCaseSuccessor() == DefaultDest) {
126         MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
127         // MD should have 2 + NumCases operands.
128         if (MD && MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases()) {
129           // Collect branch weights into a vector.
130           SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
131           for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
132                ++MD_i) {
133             ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
134             assert(CI);
135             Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
136           }
137           // Merge weight of this case to the default weight.
138           unsigned idx = i.getCaseIndex();
139           Weights[0] += Weights[idx+1];
140           // Remove weight for this case.
141           std::swap(Weights[idx+1], Weights.back());
142           Weights.pop_back();
143           SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
144                           MDBuilder(BB->getContext()).
145                           createBranchWeights(Weights));
146         }
147         // Remove this entry.
148         DefaultDest->removePredecessor(SI->getParent());
149         SI->removeCase(i);
150         --i; --e;
151         continue;
152       }
153
154       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
155       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
156       // destinations.
157       if (i.getCaseSuccessor() != TheOnlyDest) TheOnlyDest = 0;
158     }
159
160     if (CI && !TheOnlyDest) {
161       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
162       // successor.
163       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
164     }
165
166     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
167     // now.
168     if (TheOnlyDest) {
169       // Insert the new branch.
170       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
171       BasicBlock *BB = SI->getParent();
172
173       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
174       for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
175         // Found case matching a constant operand?
176         BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
177         if (Succ == TheOnlyDest)
178           TheOnlyDest = 0;  // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
179         else
180           Succ->removePredecessor(BB);
181       }
182
183       // Delete the old switch.
184       Value *Cond = SI->getCondition();
185       SI->eraseFromParent();
186       if (DeleteDeadConditions)
187         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
188       return true;
189     }
190     
191     if (SI->getNumCases() == 1) {
192       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
193       // instruction if it has only one non-default destination.
194       SwitchInst::CaseIt FirstCase = SI->case_begin();
195       IntegersSubset& Case = FirstCase.getCaseValueEx();
196       if (Case.isSingleNumber()) {
197         // FIXME: Currently work with ConstantInt based numbers.
198         Value *Cond = Builder.CreateICmpEQ(SI->getCondition(),
199              Case.getSingleNumber(0).toConstantInt(),
200             "cond");
201
202         // Insert the new branch.
203         Builder.CreateCondBr(Cond, FirstCase.getCaseSuccessor(),
204                              SI->getDefaultDest());
205
206         // Delete the old switch.
207         SI->eraseFromParent();
208         return true;
209       }
210     }
211     return false;
212   }
213
214   if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(T)) {
215     // indirectbr blockaddress(@F, @BB) -> br label @BB
216     if (BlockAddress *BA =
217           dyn_cast<BlockAddress>(IBI->getAddress()->stripPointerCasts())) {
218       BasicBlock *TheOnlyDest = BA->getBasicBlock();
219       // Insert the new branch.
220       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
221       
222       for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
223         if (IBI->getDestination(i) == TheOnlyDest)
224           TheOnlyDest = 0;
225         else
226           IBI->getDestination(i)->removePredecessor(IBI->getParent());
227       }
228       Value *Address = IBI->getAddress();
229       IBI->eraseFromParent();
230       if (DeleteDeadConditions)
231         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Address, TLI);
232       
233       // If we didn't find our destination in the IBI successor list, then we
234       // have undefined behavior.  Replace the unconditional branch with an
235       // 'unreachable' instruction.
236       if (TheOnlyDest) {
237         BB->getTerminator()->eraseFromParent();
238         new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
239       }
240       
241       return true;
242     }
243   }
244   
245   return false;
246 }
247
248
249 //===----------------------------------------------------------------------===//
250 //  Local dead code elimination.
251 //
252
253 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
254 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
255 ///
256 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I,
257                                       const TargetLibraryInfo *TLI) {
258   if (!I->use_empty() || isa<TerminatorInst>(I)) return false;
259
260   // We don't want the landingpad instruction removed by anything this general.
261   if (isa<LandingPadInst>(I))
262     return false;
263
264   // We don't want debug info removed by anything this general, unless
265   // debug info is empty.
266   if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(I)) {
267     if (DDI->getAddress())
268       return false;
269     return true;
270   }
271   if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(I)) {
272     if (DVI->getValue())
273       return false;
274     return true;
275   }
276
277   if (!I->mayHaveSideEffects()) return true;
278
279   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
280   // when dead.
281   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
282     // Safe to delete llvm.stacksave if dead.
283     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave)
284       return true;
285
286     // Lifetime intrinsics are dead when their right-hand is undef.
287     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
288         II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end)
289       return isa<UndefValue>(II->getArgOperand(1));
290   }
291
292   if (isAllocLikeFn(I, TLI)) return true;
293
294   if (CallInst *CI = isFreeCall(I, TLI))
295     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CI->getArgOperand(0)))
296       return C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C);
297
298   return false;
299 }
300
301 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
302 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
303 /// trivially dead, delete them too, recursively.  Return true if any
304 /// instructions were deleted.
305 bool
306 llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Value *V,
307                                                  const TargetLibraryInfo *TLI) {
308   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
309   if (!I || !I->use_empty() || !isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
310     return false;
311   
312   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
313   DeadInsts.push_back(I);
314   
315   do {
316     I = DeadInsts.pop_back_val();
317
318     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
319     // dead as we go.
320     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
321       Value *OpV = I->getOperand(i);
322       I->setOperand(i, 0);
323       
324       if (!OpV->use_empty()) continue;
325     
326       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
327       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
328       // iteration.
329       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
330         if (isInstructionTriviallyDead(OpI, TLI))
331           DeadInsts.push_back(OpI);
332     }
333     
334     I->eraseFromParent();
335   } while (!DeadInsts.empty());
336
337   return true;
338 }
339
340 /// areAllUsesEqual - Check whether the uses of a value are all the same.
341 /// This is similar to Instruction::hasOneUse() except this will also return
342 /// true when there are no uses or multiple uses that all refer to the same
343 /// value.
344 static bool areAllUsesEqual(Instruction *I) {
345   Value::use_iterator UI = I->use_begin();
346   Value::use_iterator UE = I->use_end();
347   if (UI == UE)
348     return true;
349
350   User *TheUse = *UI;
351   for (++UI; UI != UE; ++UI) {
352     if (*UI != TheUse)
353       return false;
354   }
355   return true;
356 }
357
358 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
359 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
360 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
361 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
362 /// too, recursively.  Return true if a change was made.
363 bool llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN,
364                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
365   SmallPtrSet<Instruction*, 4> Visited;
366   for (Instruction *I = PN; areAllUsesEqual(I) && !I->mayHaveSideEffects();
367        I = cast<Instruction>(*I->use_begin())) {
368     if (I->use_empty())
369       return RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
370
371     // If we find an instruction more than once, we're on a cycle that
372     // won't prove fruitful.
373     if (!Visited.insert(I)) {
374       // Break the cycle and delete the instruction and its operands.
375       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
376       (void)RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
377       return true;
378     }
379   }
380   return false;
381 }
382
383 /// SimplifyInstructionsInBlock - Scan the specified basic block and try to
384 /// simplify any instructions in it and recursively delete dead instructions.
385 ///
386 /// This returns true if it changed the code, note that it can delete
387 /// instructions in other blocks as well in this block.
388 bool llvm::SimplifyInstructionsInBlock(BasicBlock *BB, const TargetData *TD,
389                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
390   bool MadeChange = false;
391
392 #ifndef NDEBUG
393   // In debug builds, ensure that the terminator of the block is never replaced
394   // or deleted by these simplifications. The idea of simplification is that it
395   // cannot introduce new instructions, and there is no way to replace the
396   // terminator of a block without introducing a new instruction.
397   AssertingVH<Instruction> TerminatorVH(--BB->end());
398 #endif
399
400   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = --BB->end(); BI != E; ) {
401     assert(!BI->isTerminator());
402     Instruction *Inst = BI++;
403
404     WeakVH BIHandle(BI);
405     if (recursivelySimplifyInstruction(Inst, TD)) {
406       MadeChange = true;
407       if (BIHandle != BI)
408         BI = BB->begin();
409       continue;
410     }
411
412     MadeChange |= RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst, TLI);
413     if (BIHandle != BI)
414       BI = BB->begin();
415   }
416   return MadeChange;
417 }
418
419 //===----------------------------------------------------------------------===//
420 //  Control Flow Graph Restructuring.
421 //
422
423
424 /// RemovePredecessorAndSimplify - Like BasicBlock::removePredecessor, this
425 /// method is called when we're about to delete Pred as a predecessor of BB.  If
426 /// BB contains any PHI nodes, this drops the entries in the PHI nodes for Pred.
427 ///
428 /// Unlike the removePredecessor method, this attempts to simplify uses of PHI
429 /// nodes that collapse into identity values.  For example, if we have:
430 ///   x = phi(1, 0, 0, 0)
431 ///   y = and x, z
432 ///
433 /// .. and delete the predecessor corresponding to the '1', this will attempt to
434 /// recursively fold the and to 0.
435 void llvm::RemovePredecessorAndSimplify(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
436                                         TargetData *TD) {
437   // This only adjusts blocks with PHI nodes.
438   if (!isa<PHINode>(BB->begin()))
439     return;
440   
441   // Remove the entries for Pred from the PHI nodes in BB, but do not simplify
442   // them down.  This will leave us with single entry phi nodes and other phis
443   // that can be removed.
444   BB->removePredecessor(Pred, true);
445   
446   WeakVH PhiIt = &BB->front();
447   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PhiIt)) {
448     PhiIt = &*++BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PhiIt));
449     Value *OldPhiIt = PhiIt;
450
451     if (!recursivelySimplifyInstruction(PN, TD))
452       continue;
453
454     // If recursive simplification ended up deleting the next PHI node we would
455     // iterate to, then our iterator is invalid, restart scanning from the top
456     // of the block.
457     if (PhiIt != OldPhiIt) PhiIt = &BB->front();
458   }
459 }
460
461
462 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
463 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!).  Eliminate the edge
464 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
465 /// deleting the predecessor block.
466 ///
467 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB, Pass *P) {
468   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
469   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
470     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
471     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
472     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
473     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
474     PN->eraseFromParent();
475   }
476   
477   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
478   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
479   
480   // Zap anything that took the address of DestBB.  Not doing this will give the
481   // address an invalid value.
482   if (DestBB->hasAddressTaken()) {
483     BlockAddress *BA = BlockAddress::get(DestBB);
484     Constant *Replacement =
485       ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(BA->getContext()), 1);
486     BA->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getIntToPtr(Replacement,
487                                                      BA->getType()));
488     BA->destroyConstant();
489   }
490   
491   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
492   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
493   
494   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
495   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
496   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
497
498   if (P) {
499     DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
500     if (DT) {
501       BasicBlock *PredBBIDom = DT->getNode(PredBB)->getIDom()->getBlock();
502       DT->changeImmediateDominator(DestBB, PredBBIDom);
503       DT->eraseNode(PredBB);
504     }
505     ProfileInfo *PI = P->getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
506     if (PI) {
507       PI->replaceAllUses(PredBB, DestBB);
508       PI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(PredBB, DestBB));
509     }
510   }
511   // Nuke BB.
512   PredBB->eraseFromParent();
513 }
514
515 /// CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
516 /// almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
517 ///
518 /// Assumption: Succ is the single successor for BB.
519 ///
520 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
521   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
522
523   DEBUG(dbgs() << "Looking to fold " << BB->getName() << " into " 
524         << Succ->getName() << "\n");
525   // Shortcut, if there is only a single predecessor it must be BB and merging
526   // is always safe
527   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
528
529   // Make a list of the predecessors of BB
530   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
531
532   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
533   // merging these blocks
534   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
535     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
536
537     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
538     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
539     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
540     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
541     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
542       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
543         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
544         if (BBPreds.count(IBB) &&
545             BBPN->getIncomingValueForBlock(IBB) != PN->getIncomingValue(PI)) {
546           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
547                 << Succ->getName() << " is conflicting with " 
548                 << BBPN->getName() << " with regard to common predecessor "
549                 << IBB->getName() << "\n");
550           return false;
551         }
552       }
553     } else {
554       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
555       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
556         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
557         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
558         // of the block.
559         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
560         if (BBPreds.count(IBB) && Val != PN->getIncomingValue(PI)) {
561           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
562                 << Succ->getName() << " is conflicting with regard to common "
563                 << "predecessor " << IBB->getName() << "\n");
564           return false;
565         }
566       }
567     }
568   }
569
570   return true;
571 }
572
573 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB is known to contain an
574 /// unconditional branch, and contains no instructions other than PHI nodes,
575 /// potential side-effect free intrinsics and the branch.  If possible,
576 /// eliminate BB by rewriting all the predecessors to branch to the successor
577 /// block and return true.  If we can't transform, return false.
578 bool llvm::TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
579   assert(BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
580          "TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock called on entry block!");
581
582   // We can't eliminate infinite loops.
583   BasicBlock *Succ = cast<BranchInst>(BB->getTerminator())->getSuccessor(0);
584   if (BB == Succ) return false;
585   
586   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
587   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
588   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
589
590   // Check for cases where Succ has multiple predecessors and a PHI node in BB
591   // has uses which will not disappear when the PHI nodes are merged.  It is
592   // possible to handle such cases, but difficult: it requires checking whether
593   // BB dominates Succ, which is non-trivial to calculate in the case where
594   // Succ has multiple predecessors.  Also, it requires checking whether
595   // constructing the necessary self-referential PHI node doesn't intoduce any
596   // conflicts; this isn't too difficult, but the previous code for doing this
597   // was incorrect.
598   //
599   // Note that if this check finds a live use, BB dominates Succ, so BB is
600   // something like a loop pre-header (or rarely, a part of an irreducible CFG);
601   // folding the branch isn't profitable in that case anyway.
602   if (!Succ->getSinglePredecessor()) {
603     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
604     while (isa<PHINode>(*BBI)) {
605       for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
606            UI != E; ++UI) {
607         if (PHINode* PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
608           if (PN->getIncomingBlock(UI) != BB)
609             return false;
610         } else {
611           return false;
612         }
613       }
614       ++BBI;
615     }
616   }
617
618   DEBUG(dbgs() << "Killing Trivial BB: \n" << *BB);
619   
620   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
621     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
622     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
623     //
624     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
625     
626     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
627     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
628       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
629       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
630       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
631       
632       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
633       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
634       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
635         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
636         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
637           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
638           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
639           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
640           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
641           // simplifying the corresponding conditional branch).
642           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
643                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
644       } else {
645         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
646         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
647           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
648       }
649     }
650   }
651   
652   if (Succ->getSinglePredecessor()) {
653     // BB is the only predecessor of Succ, so Succ will end up with exactly
654     // the same predecessors BB had.
655
656     // Copy over any phi, debug or lifetime instruction.
657     BB->getTerminator()->eraseFromParent();
658     Succ->getInstList().splice(Succ->getFirstNonPHI(), BB->getInstList());
659   } else {
660     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
661       // We explicitly check for such uses in CanPropagatePredecessorsForPHIs.
662       assert(PN->use_empty() && "There shouldn't be any uses here!");
663       PN->eraseFromParent();
664     }
665   }
666     
667   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
668   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
669   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
670   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
671   return true;
672 }
673
674 /// EliminateDuplicatePHINodes - Check for and eliminate duplicate PHI
675 /// nodes in this block. This doesn't try to be clever about PHI nodes
676 /// which differ only in the order of the incoming values, but instcombine
677 /// orders them so it usually won't matter.
678 ///
679 bool llvm::EliminateDuplicatePHINodes(BasicBlock *BB) {
680   bool Changed = false;
681
682   // This implementation doesn't currently consider undef operands
683   // specially. Theoretically, two phis which are identical except for
684   // one having an undef where the other doesn't could be collapsed.
685
686   // Map from PHI hash values to PHI nodes. If multiple PHIs have
687   // the same hash value, the element is the first PHI in the
688   // linked list in CollisionMap.
689   DenseMap<uintptr_t, PHINode *> HashMap;
690
691   // Maintain linked lists of PHI nodes with common hash values.
692   DenseMap<PHINode *, PHINode *> CollisionMap;
693
694   // Examine each PHI.
695   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
696        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I++); ) {
697     // Compute a hash value on the operands. Instcombine will likely have sorted
698     // them, which helps expose duplicates, but we have to check all the
699     // operands to be safe in case instcombine hasn't run.
700     uintptr_t Hash = 0;
701     // This hash algorithm is quite weak as hash functions go, but it seems
702     // to do a good enough job for this particular purpose, and is very quick.
703     for (User::op_iterator I = PN->op_begin(), E = PN->op_end(); I != E; ++I) {
704       Hash ^= reinterpret_cast<uintptr_t>(static_cast<Value *>(*I));
705       Hash = (Hash << 7) | (Hash >> (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 7));
706     }
707     for (PHINode::block_iterator I = PN->block_begin(), E = PN->block_end();
708          I != E; ++I) {
709       Hash ^= reinterpret_cast<uintptr_t>(static_cast<BasicBlock *>(*I));
710       Hash = (Hash << 7) | (Hash >> (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 7));
711     }
712     // Avoid colliding with the DenseMap sentinels ~0 and ~0-1.
713     Hash >>= 1;
714     // If we've never seen this hash value before, it's a unique PHI.
715     std::pair<DenseMap<uintptr_t, PHINode *>::iterator, bool> Pair =
716       HashMap.insert(std::make_pair(Hash, PN));
717     if (Pair.second) continue;
718     // Otherwise it's either a duplicate or a hash collision.
719     for (PHINode *OtherPN = Pair.first->second; ; ) {
720       if (OtherPN->isIdenticalTo(PN)) {
721         // A duplicate. Replace this PHI with its duplicate.
722         PN->replaceAllUsesWith(OtherPN);
723         PN->eraseFromParent();
724         Changed = true;
725         break;
726       }
727       // A non-duplicate hash collision.
728       DenseMap<PHINode *, PHINode *>::iterator I = CollisionMap.find(OtherPN);
729       if (I == CollisionMap.end()) {
730         // Set this PHI to be the head of the linked list of colliding PHIs.
731         PHINode *Old = Pair.first->second;
732         Pair.first->second = PN;
733         CollisionMap[PN] = Old;
734         break;
735       }
736       // Proceed to the next PHI in the list.
737       OtherPN = I->second;
738     }
739   }
740
741   return Changed;
742 }
743
744 /// enforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
745 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
746 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
747 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
748 /// their preferred alignment from the beginning.
749 ///
750 static unsigned enforceKnownAlignment(Value *V, unsigned Align,
751                                       unsigned PrefAlign, const TargetData *TD) {
752   V = V->stripPointerCasts();
753
754   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
755     // If the preferred alignment is greater than the natural stack alignment
756     // then don't round up. This avoids dynamic stack realignment.
757     if (TD && TD->exceedsNaturalStackAlignment(PrefAlign))
758       return Align;
759     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
760     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
761       return AI->getAlignment();
762     AI->setAlignment(PrefAlign);
763     return PrefAlign;
764   }
765
766   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
767     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
768     // of the global.
769     if (GV->isDeclaration()) return Align;
770     // If the memory we set aside for the global may not be the memory used by
771     // the final program then it is impossible for us to reliably enforce the
772     // preferred alignment.
773     if (GV->isWeakForLinker()) return Align;
774     
775     if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
776       return GV->getAlignment();
777     // We can only increase the alignment of the global if it has no alignment
778     // specified or if it is not assigned a section.  If it is assigned a
779     // section, the global could be densely packed with other objects in the
780     // section, increasing the alignment could cause padding issues.
781     if (!GV->hasSection() || GV->getAlignment() == 0)
782       GV->setAlignment(PrefAlign);
783     return GV->getAlignment();
784   }
785
786   return Align;
787 }
788
789 /// getOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
790 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
791 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
792 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
793 unsigned llvm::getOrEnforceKnownAlignment(Value *V, unsigned PrefAlign,
794                                           const TargetData *TD) {
795   assert(V->getType()->isPointerTy() &&
796          "getOrEnforceKnownAlignment expects a pointer!");
797   unsigned BitWidth = TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 64;
798   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
799   ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD);
800   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
801   
802   // Avoid trouble with rediculously large TrailZ values, such as
803   // those computed from a null pointer.
804   TrailZ = std::min(TrailZ, unsigned(sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - 1));
805   
806   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
807   
808   // LLVM doesn't support alignments larger than this currently.
809   Align = std::min(Align, +Value::MaximumAlignment);
810   
811   if (PrefAlign > Align)
812     Align = enforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign, TD);
813     
814   // We don't need to make any adjustment.
815   return Align;
816 }
817
818 ///===---------------------------------------------------------------------===//
819 ///  Dbg Intrinsic utilities
820 ///
821
822 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
823 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
824 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
825                                            StoreInst *SI, DIBuilder &Builder) {
826   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
827   if (!DIVar.Verify())
828     return false;
829
830   Instruction *DbgVal = NULL;
831   // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
832   // may be zapped by an optimization pass in future.
833   Argument *ExtendedArg = NULL;
834   if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
835     ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
836   if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
837     ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
838   if (ExtendedArg)
839     DbgVal = Builder.insertDbgValueIntrinsic(ExtendedArg, 0, DIVar, SI);
840   else
841     DbgVal = Builder.insertDbgValueIntrinsic(SI->getOperand(0), 0, DIVar, SI);
842
843   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
844   DebugLoc SIDL = SI->getDebugLoc();
845   if (!SIDL.isUnknown())
846     DbgVal->setDebugLoc(SIDL);
847   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
848   else
849     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
850   return true;
851 }
852
853 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
854 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
855 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
856                                            LoadInst *LI, DIBuilder &Builder) {
857   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
858   if (!DIVar.Verify())
859     return false;
860
861   Instruction *DbgVal = 
862     Builder.insertDbgValueIntrinsic(LI->getOperand(0), 0,
863                                     DIVar, LI);
864   
865   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
866   DebugLoc LIDL = LI->getDebugLoc();
867   if (!LIDL.isUnknown())
868     DbgVal->setDebugLoc(LIDL);
869   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
870   else
871     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
872   return true;
873 }
874
875 /// LowerDbgDeclare - Lowers llvm.dbg.declare intrinsics into appropriate set
876 /// of llvm.dbg.value intrinsics.
877 bool llvm::LowerDbgDeclare(Function &F) {
878   DIBuilder DIB(*F.getParent());
879   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> Dbgs;
880   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
881     for (BasicBlock::iterator BI = FI->begin(), BE = FI->end(); BI != BE; ++BI) {
882       if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(BI))
883         Dbgs.push_back(DDI);
884     }
885   if (Dbgs.empty())
886     return false;
887
888   for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::iterator I = Dbgs.begin(),
889          E = Dbgs.end(); I != E; ++I) {
890     DbgDeclareInst *DDI = *I;
891     if (AllocaInst *AI = dyn_cast_or_null<AllocaInst>(DDI->getAddress())) {
892       bool RemoveDDI = true;
893       for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
894            UI != E; ++UI)
895         if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI))
896           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
897         else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI))
898           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
899         else
900           RemoveDDI = false;
901       if (RemoveDDI)
902         DDI->eraseFromParent();
903     }
904   }
905   return true;
906 }
907
908 /// FindAllocaDbgDeclare - Finds the llvm.dbg.declare intrinsic describing the
909 /// alloca 'V', if any.
910 DbgDeclareInst *llvm::FindAllocaDbgDeclare(Value *V) {
911   if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(V->getContext(), V))
912     for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
913          E = DebugNode->use_end(); UI != E; ++UI)
914       if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
915         return DDI;
916
917   return 0;
918 }