5a431660b276f2c97a2b4110daa34f524edda0da
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
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 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Support/CFG.h"
23 #include "llvm/Support/Debug.h"
24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
28 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
32 #include <algorithm>
33 #include <functional>
34 #include <set>
35 #include <map>
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
39
40 namespace {
41 class SimplifyCFGOpt {
42   const TargetData *const TD;
43
44   ConstantInt *GetConstantInt(Value *V);
45   Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values);
46   Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values);
47   bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
48                               std::vector<ConstantInt*> &Values);
49   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
50   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
51     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
52   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
53                                                      BasicBlock *Pred);
54   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
55
56 public:
57   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
58   bool run(BasicBlock *BB);
59 };
60 }
61
62 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
63 /// terminator instructions together.
64 ///
65 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
66   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
67   
68   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
69   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
70   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
71   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
72   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
73   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
74   
75   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
76     if (SI1Succs.count(*I))
77       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
78            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
79         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
80         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
81             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
82           return false;
83       }
84         
85   return true;
86 }
87
88 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
89 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
90 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
91 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
92 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
93                                   BasicBlock *ExistPred) {
94   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
95          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
96   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
97   
98   PHINode *PN;
99   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
100        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
101     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
102 }
103
104
105 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
106 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
107 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
108 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
109 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
110 /// be entered if the condition is false.
111 ///
112 ///
113 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
114                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
115   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
116          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
117   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
118   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
119
120   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
121   // branches if possible anyway.
122   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
123       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
124     return 0;
125   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
126   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
127
128   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
129   // either are.
130   if (Pred2Br->isConditional()) {
131     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
132     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
133     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
134     // probably not profitable.
135     if (Pred1Br->isConditional())
136       return 0;
137
138     std::swap(Pred1, Pred2);
139     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
140   }
141
142   if (Pred1Br->isConditional()) {
143     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
144     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
145     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
146         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
147       IfTrue = Pred1;
148       IfFalse = Pred2;
149     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
150                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
151       IfTrue = Pred2;
152       IfFalse = Pred1;
153     } else {
154       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
155       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
156       return 0;
157     }
158
159     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
160     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
161     // doesn't dominate BB.
162     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
163       return 0;
164
165     return Pred1Br->getCondition();
166   }
167
168   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
169   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
170   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
171   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
172       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
173       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
174       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
175       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
176     return 0;
177
178   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
179   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
180   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
181     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
182     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
183       IfTrue = Pred1;
184       IfFalse = Pred2;
185     } else {
186       IfTrue = Pred2;
187       IfFalse = Pred1;
188     }
189     return BI->getCondition();
190   }
191   return 0;
192 }
193
194 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
195 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
196 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
197 /// which works well enough for us.
198 ///
199 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
200 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
201 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
202 /// and true is returned.
203 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
204                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
205   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
206   if (!I) {
207     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
208     // can be executed unconditionally.
209     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
210       if (C->canTrap())
211         return false;
212     return true;
213   }
214   BasicBlock *PBB = I->getParent();
215
216   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
217   // the bottom of this block.
218   if (PBB == BB) return false;
219
220   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
221   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
222   // statement".
223   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
224     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
225       if (!AggressiveInsts) return false;
226       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
227       // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
228       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
229       if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
230         return false;
231
232       switch (I->getOpcode()) {
233       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
234       case Instruction::Load: {
235         // We have to check to make sure there are no instructions before the
236         // load in its basic block, as we are going to hoist the loop out to
237         // its predecessor.
238         BasicBlock::iterator IP = PBB->begin();
239         while (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
240           IP++;
241         if (IP != BasicBlock::iterator(I))
242           return false;
243         break;
244       }
245       case Instruction::Add:
246       case Instruction::Sub:
247       case Instruction::And:
248       case Instruction::Or:
249       case Instruction::Xor:
250       case Instruction::Shl:
251       case Instruction::LShr:
252       case Instruction::AShr:
253       case Instruction::ICmp:
254         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
255       }
256
257       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
258       // defined in the conditional region.
259       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
260         if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
261           return false;
262       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
263       AggressiveInsts->insert(I);
264     }
265
266   return true;
267 }
268
269 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
270 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
271 ConstantInt *SimplifyCFGOpt::GetConstantInt(Value *V) {
272   // Normal constant int.
273   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
274   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
275     return CI;
276
277   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
278   // ConstantInt if possible.
279   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
280
281   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
282   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
283     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
284
285   // IntToPtr const int.
286   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
287     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
288       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
289         // The constant is very likely to have the right type already.
290         if (CI->getType() == PtrTy)
291           return CI;
292         else
293           return cast<ConstantInt>
294             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
295       }
296   return 0;
297 }
298
299 /// GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of
300 /// icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the
301 /// value being compared, and stick the constant into the Values vector.
302 Value *SimplifyCFGOpt::
303 GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values) {
304   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
305     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
306         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
307       if (ConstantInt *C = GetConstantInt(Inst->getOperand(1))) {
308         Values.push_back(C);
309         return Inst->getOperand(0);
310       } else if (ConstantInt *C = GetConstantInt(Inst->getOperand(0))) {
311         Values.push_back(C);
312         return Inst->getOperand(1);
313       }
314     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
315       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
316         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
317           if (LHS == RHS)
318             return LHS;
319     }
320   }
321   return 0;
322 }
323
324 /// GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
325 /// setne instructions that compare a value against a constant, return the value
326 /// being compared, and stick the constant into the Values vector.
327 Value *SimplifyCFGOpt::
328 GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values) {
329   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
330     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
331                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
332       if (ConstantInt *C = GetConstantInt(Inst->getOperand(1))) {
333         Values.push_back(C);
334         return Inst->getOperand(0);
335       } else if (ConstantInt *C = GetConstantInt(Inst->getOperand(0))) {
336         Values.push_back(C);
337         return Inst->getOperand(1);
338       }
339     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
340       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
341         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
342           if (LHS == RHS)
343             return LHS;
344     }
345   }
346   return 0;
347 }
348
349 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
350 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
351 /// the constants being compared.
352 bool SimplifyCFGOpt::GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
353                                             std::vector<ConstantInt*> &Values) {
354   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
355     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
356
357     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
358     // equal to one of the constants.
359     return true;
360   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
361     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
362
363     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
364     // equal to one of the constants.
365     return false;
366   }
367   return false;
368 }
369
370 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
371   Instruction* Cond = 0;
372   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
373     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
374   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
375     if (BI->isConditional())
376       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
377   }
378
379   TI->eraseFromParent();
380   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
381 }
382
383 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
384 /// to see if a value is equal to constant integer value.
385 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
386   Value *CV = 0;
387   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
388     // Do not permit merging of large switch instructions into their
389     // predecessors unless there is only one predecessor.
390     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
391                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
392       CV = SI->getCondition();
393   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
394     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
395       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
396         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
397              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
398             GetConstantInt(ICI->getOperand(1)))
399           CV = ICI->getOperand(0);
400
401   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
402   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
403     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
404       CV = PTII->getOperand(0);
405   return CV;
406 }
407
408 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
409 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
410 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
411 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
412                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
413                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
414   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
415     Cases.reserve(SI->getNumCases());
416     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
417       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
418     return SI->getDefaultDest();
419   }
420
421   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
422   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
423   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1)),
424                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
425                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
426   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
427 }
428
429
430 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
431 /// in the list that match the specified block.
432 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
433                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
434   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
435     if (Cases[i].second == BB) {
436       Cases.erase(Cases.begin()+i);
437       --i; --e;
438     }
439 }
440
441 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
442 /// well.
443 static bool
444 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
445               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
446   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
447
448   // Make V1 be smaller than V2.
449   if (V1->size() > V2->size())
450     std::swap(V1, V2);
451
452   if (V1->size() == 0) return false;
453   if (V1->size() == 1) {
454     // Just scan V2.
455     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
456     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
457       if (TheVal == (*V2)[i].first)
458         return true;
459   }
460
461   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
462   std::sort(V1->begin(), V1->end());
463   std::sort(V2->begin(), V2->end());
464   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
465   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
466     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
467       return true;
468     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
469       ++i1;
470     else
471       ++i2;
472   }
473   return false;
474 }
475
476 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
477 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
478 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
479 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
480 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
481 /// form of jump threading.
482 bool SimplifyCFGOpt::
483 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
484                                               BasicBlock *Pred) {
485   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
486   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
487
488   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
489   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
490   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
491
492   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
493   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
494   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
495                                                         PredCases);
496   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
497
498   // Find information about how control leaves this block.
499   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
500   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
501   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
502
503   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
504   // simplify TI based on this knowledge.
505   if (PredDef == TI->getParent()) {
506     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
507     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
508     // can simplify TI.
509     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
510       if (isa<BranchInst>(TI)) {
511         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
512         // uncond br.
513         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
514         // Insert the new branch.
515         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
516         (void) NI;
517
518         // Remove PHI node entries for the dead edge.
519         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
520
521         DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
522              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
523
524         EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
525         return true;
526
527       } else {
528         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
529         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
530         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
531         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
532           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
533
534         DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
535                      << "Through successor TI: " << *TI);
536
537         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
538           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
539             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
540             SI->removeCase(i);
541           }
542
543         DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
544         return true;
545       }
546     }
547
548   } else {
549     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
550     // which value (or set of values) this is.
551     ConstantInt *TIV = 0;
552     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
553     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
554       if (PredCases[i].second == TIBB) {
555         if (TIV == 0)
556           TIV = PredCases[i].first;
557         else
558           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
559       }
560     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
561
562     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
563     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
564     BasicBlock *TheRealDest = 0;
565     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
566       if (ThisCases[i].first == TIV) {
567         TheRealDest = ThisCases[i].second;
568         break;
569       }
570
571     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
572     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
573
574     // Remove PHI node entries for dead edges.
575     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
576     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
577       if (*SI != CheckEdge)
578         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
579       else
580         CheckEdge = 0;
581
582     // Insert the new branch.
583     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
584     (void) NI;
585
586     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
587               << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
588
589     EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
590     return true;
591   }
592   return false;
593 }
594
595 namespace {
596   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
597   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
598   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
599   struct ConstantIntOrdering {
600     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
601       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
602     }
603   };
604 }
605
606 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
607 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
608 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
609 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
610 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
611   BasicBlock *BB = TI->getParent();
612   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
613   assert(CV && "Not a comparison?");
614   bool Changed = false;
615
616   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
617   while (!Preds.empty()) {
618     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
619
620     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
621     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
622     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
623
624     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
625       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
626       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
627       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
628
629       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
630       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
631
632       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
633       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
634       // build.
635       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
636
637       if (PredDefault == BB) {
638         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
639         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
640         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
641         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
642           if (PredCases[i].second != BB)
643             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
644           else {
645             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
646             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
647             PredCases.pop_back();
648             --i; --e;
649           }
650
651         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
652         if (PredDefault != BBDefault) {
653           PredDefault->removePredecessor(Pred);
654           PredDefault = BBDefault;
655           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
656         }
657         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
658           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
659               BBCases[i].second != BBDefault) {
660             PredCases.push_back(BBCases[i]);
661             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
662           }
663
664       } else {
665         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
666         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
667         // activated.
668         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
669         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
670           if (PredCases[i].second == BB) {
671             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
672             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
673             PredCases.pop_back();
674             --i; --e;
675           }
676
677         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
678         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
679         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
680           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
681             // If this is one we are capable of getting...
682             PredCases.push_back(BBCases[i]);
683             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
684             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
685           }
686
687         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
688         // they must go to the default destination of TI.
689         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
690                                     PTIHandled.begin(),
691                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
692           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
693           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
694         }
695       }
696
697       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
698       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
699       // successors.
700       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
701         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
702
703       // Convert pointer to int before we switch.
704       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
705         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
706         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
707                               "magicptr", PTI);
708       }
709
710       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
711       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
712                                              PredCases.size(), PTI);
713       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
714         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
715
716       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
717
718       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
719       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
720       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
721       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
722       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
723         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
724           if (InfLoopBlock == 0) {
725             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
726             // or it won't matter if it's hot. :)
727             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
728                                               "infloop", BB->getParent());
729             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
730           }
731           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
732         }
733
734       Changed = true;
735     }
736   }
737   return Changed;
738 }
739
740 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
741 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
742 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
743 // to put the select in this case.
744 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
745                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
746   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
747     PHINode *PN;
748     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
749          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
750       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
751       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
752       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
753         return false;
754       }
755     }
756   }
757   return true;
758 }
759
760 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
761 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
762 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
763 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
764   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
765   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
766   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
767   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
768   // identical order.
769   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
770   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
771
772   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
773   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
774
775   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
776   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
777     I1 = BB1_Itr++;
778   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
779     I2 = BB2_Itr++;
780   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
781       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
782       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
783     return false;
784
785   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
786   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
787
788   do {
789     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
790     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
791     if (isa<TerminatorInst>(I1))
792       goto HoistTerminator;
793
794     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
795     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
796     // the now redundant second instruction.
797     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
798     if (!I2->use_empty())
799       I2->replaceAllUsesWith(I1);
800     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
801     BB2->getInstList().erase(I2);
802
803     I1 = BB1_Itr++;
804     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
805       I1 = BB1_Itr++;
806     I2 = BB2_Itr++;
807     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
808       I2 = BB2_Itr++;
809   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
810            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
811
812   return true;
813
814 HoistTerminator:
815   // It may not be possible to hoist an invoke.
816   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
817     return true;
818
819   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
820   Instruction *NT = I1->clone();
821   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
822   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
823     I1->replaceAllUsesWith(NT);
824     I2->replaceAllUsesWith(NT);
825     NT->takeName(I1);
826   }
827
828   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
829   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
830   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
831   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
832   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
833   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
834     PHINode *PN;
835     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
836          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
837       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
838       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
839       if (BB1V != BB2V) {
840         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
841         // that determines the right value.
842         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
843         if (SI == 0)
844           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
845                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
846         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
847         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
848           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
849             PN->setIncomingValue(i, SI);
850       }
851     }
852   }
853
854   // Update any PHI nodes in our new successors.
855   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
856     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
857
858   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
859   return true;
860 }
861
862 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
863 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
864 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
865 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
866 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
867   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
868   // terminator) for now.
869   Instruction *HInst = NULL;
870   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
871   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
872        BBI != BBE; ++BBI) {
873     Instruction *I = BBI;
874     // Skip debug info.
875     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))   continue;
876     if (I == Term)  break;
877
878     if (!HInst)
879       HInst = I;
880     else
881       return false;
882   }
883   if (!HInst)
884     return false;
885
886   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
887   Value *BrCond = BI->getCondition();
888   if (isa<Instruction>(BrCond) &&
889       cast<Instruction>(BrCond)->getOpcode() == Instruction::FCmp)
890     return false;
891
892   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
893   // to swap the select operands later.
894   bool Invert = false;
895   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
896     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
897     Invert = true;
898   }
899
900   // Turn
901   // BB:
902   //     %t1 = icmp
903   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
904   // BB1:
905   //     %t3 = add %t2, c
906   //     br label BB2
907   // BB2:
908   // =>
909   // BB:
910   //     %t1 = icmp
911   //     %t4 = add %t2, c
912   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
913   switch (HInst->getOpcode()) {
914   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
915   case Instruction::Add:
916   case Instruction::Sub:
917     // Not worth doing for vector ops.
918     if (HInst->getType()->isVectorTy())
919       return false;
920     break;
921   case Instruction::And:
922   case Instruction::Or:
923   case Instruction::Xor:
924   case Instruction::Shl:
925   case Instruction::LShr:
926   case Instruction::AShr:
927     // Don't mess with vector operations.
928     if (HInst->getType()->isVectorTy())
929       return false;
930     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
931   }
932   
933   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
934   if (HInst->use_empty()) {
935     HInst->eraseFromParent();
936     return true;
937   }
938
939   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
940   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
941   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
942   // select if the condition is false.
943   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
944   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
945   Value *FalseV = NULL;
946   
947   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
948   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
949        UI != E; ++UI) {
950     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
951     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
952     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UI);
953     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
954       return false;
955     PHIUses.push_back(PN);
956     
957     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
958     if (!FalseV)
959       FalseV = PHIV;
960     else if (FalseV != PHIV)
961       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
962   }
963   
964   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
965
966   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
967   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
968   // being sunk into the use block.
969   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
970        i != e; ++i) {
971     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
972     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
973         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
974       return false;
975   }
976
977   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
978   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
979   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
980   if (InsertPos != BIParent->begin())
981     --InsertPos;
982   // Skip debug info between condition and branch.
983   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
984     --InsertPos;
985   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
986     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
987     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
988         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
989       BB1Insns.insert(BB1I);
990     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
991         UI != UE; ++UI) {
992       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
993       if (BB1Insns.count(Use)) {
994         // If BrCond uses the instruction that place it just before
995         // branch instruction.
996         InsertPos = BI;
997         break;
998       }
999     }
1000   } else
1001     InsertPos = BI;
1002   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1003
1004   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1005   // false value is the previously determined FalseV.
1006   SelectInst *SI;
1007   if (Invert)
1008     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1009                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1010   else
1011     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1012                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1013
1014   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1015   // "if" blocks.
1016   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1017     PHINode *PN = PHIUses[i];
1018     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1019       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 ||
1020           PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1021         PN->setIncomingValue(j, SI);
1022   }
1023
1024   ++NumSpeculations;
1025   return true;
1026 }
1027
1028 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1029 /// across this block.
1030 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1031   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1032   unsigned Size = 0;
1033   
1034   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1035     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1036       continue;
1037     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1038     ++Size;
1039     
1040     // We can only support instructions that do not define values that are
1041     // live outside of the current basic block.
1042     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1043          UI != E; ++UI) {
1044       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1045       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1046     }
1047     
1048     // Looks ok, continue checking.
1049   }
1050
1051   return true;
1052 }
1053
1054 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1055 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1056 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1057 /// ultimate destination.
1058 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
1059   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1060   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1061   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1062   // outside of the block.
1063   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1064     return false;
1065   
1066   // Degenerate case of a single entry PHI.
1067   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1068     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1069     return true;    
1070   }
1071
1072   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1073   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1074   
1075   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1076   // constants.
1077   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1078     ConstantInt *CB;
1079     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
1080         CB->getType()->isIntegerTy(1)) {
1081       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1082       // branch to RealDest.
1083       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1084       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1085       
1086       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1087       
1088       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1089       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1090       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1091       // the edge we are about to create.
1092       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1093                                               RealDest->getName()+".critedge",
1094                                               RealDest->getParent(), RealDest);
1095       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1096       PHINode *PN;
1097       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1098            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1099         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1100         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1101       }
1102
1103       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1104       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1105       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1106       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1107       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1108       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1109         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1110           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1111         } else {
1112           // Clone the instruction.
1113           Instruction *N = BBI->clone();
1114           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1115           
1116           // Update operands due to translation.
1117           for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1118                i != e; ++i) {
1119             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1120               TranslateMap.find(*i);
1121             if (PI != TranslateMap.end())
1122               *i = PI->second;
1123           }
1124           
1125           // Check for trivial simplification.
1126           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1127             TranslateMap[BBI] = C;
1128             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1129           } else {
1130             // Insert the new instruction into its new home.
1131             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1132             if (!BBI->use_empty())
1133               TranslateMap[BBI] = N;
1134           }
1135         }
1136       }
1137
1138       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1139       // to EdgeBB instead.
1140       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1141       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1142         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1143           BB->removePredecessor(PredBB);
1144           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1145         }
1146       
1147       // Recurse, simplifying any other constants.
1148       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1149     }
1150   }
1151
1152   return false;
1153 }
1154
1155 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1156 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1157 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1158   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1159   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1160   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1161   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1162   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1163   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1164   //
1165   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1166   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1167   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1168   if (!IfCond) return false;
1169   
1170   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1171   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1172   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1173   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1174   // fewer PHI nodes in this block.
1175   unsigned NumPhis = 0;
1176   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1177     if (NumPhis > 2)
1178       return false;
1179   
1180   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1181         << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1182   
1183   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1184   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1185   // that need to be moved to the dominating block.
1186   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1187   
1188   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1189   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1190     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1191     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1192       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1193         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1194       else
1195         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1196     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1197                                     &AggressiveInsts) ||
1198                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1199                                     &AggressiveInsts)) {
1200       return false;
1201     }
1202   }
1203   
1204   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1205   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1206   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1207   // worth promoting to select instructions.
1208   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1209   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1210   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1211   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1212     IfBlock1 = Pred;
1213     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1214     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1215          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1216       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1217         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1218         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1219         // flow, so the xform is not worth it.
1220         return false;
1221       }
1222   }
1223     
1224   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1225   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1226     IfBlock2 = Pred;
1227     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1228     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1229          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1230       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1231         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1232         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1233         // flow, so the xform is not worth it.
1234         return false;
1235       }
1236   }
1237       
1238   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1239   // do all of the PHI's now.
1240
1241   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1242   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1243   if (IfBlock1) {
1244     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1245                                    IfBlock1->getInstList(),
1246                                    IfBlock1->begin(),
1247                                    IfBlock1->getTerminator());
1248   }
1249   if (IfBlock2) {
1250     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1251                                    IfBlock2->getInstList(),
1252                                    IfBlock2->begin(),
1253                                    IfBlock2->getTerminator());
1254   }
1255   
1256   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1257     // Change the PHI node into a select instruction.
1258     Value *TrueVal =
1259       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1260     Value *FalseVal =
1261       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1262     
1263     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1264     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1265     NV->takeName(PN);
1266     
1267     BB->getInstList().erase(PN);
1268   }
1269   return true;
1270 }
1271
1272 /// isTerminatorFirstRelevantInsn - Return true if Term is very first 
1273 /// instruction ignoring Phi nodes and dbg intrinsics.
1274 static bool isTerminatorFirstRelevantInsn(BasicBlock *BB, Instruction *Term) {
1275   BasicBlock::iterator BBI = Term;
1276   while (BBI != BB->begin()) {
1277     --BBI;
1278     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1279       break;
1280   }
1281
1282   if (isa<PHINode>(BBI) || &*BBI == Term || isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1283     return true;
1284   return false;
1285 }
1286
1287 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1288 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1289 /// introducing a select if the return values disagree.
1290 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1291   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1292   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1293   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1294   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1295   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1296   
1297   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1298   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1299   // computation on one path or the other.
1300   if (!isTerminatorFirstRelevantInsn(TrueSucc, TrueRet))
1301     return false;
1302   if (!isTerminatorFirstRelevantInsn(FalseSucc, FalseRet))
1303     return false;
1304
1305   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1306   // there is no return value for this function, just change the
1307   // branch into a return.
1308   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1309     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1310     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1311     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1312     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1313     return true;
1314   }
1315     
1316   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1317   // so we can insert a new select instruction.
1318   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1319   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1320   
1321   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1322   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1323     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1324       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1325   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1326     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1327       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1328   
1329   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1330   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1331   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1332   // constant expression that prevents this transformation from being
1333   // safe.
1334   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1335     if (TCV->canTrap())
1336       return false;
1337   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1338     if (FCV->canTrap())
1339       return false;
1340   
1341   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1342   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1343   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1344   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1345   
1346   // Insert select instructions where needed.
1347   Value *BrCond = BI->getCondition();
1348   if (TrueValue) {
1349     // Insert a select if the results differ.
1350     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1351     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1352       TrueValue = FalseValue;
1353     } else {
1354       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1355                                      FalseValue, "retval", BI);
1356     }
1357   }
1358
1359   Value *RI = !TrueValue ?
1360               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1361               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1362   (void) RI;
1363       
1364   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1365                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1366                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1367       
1368   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1369
1370   return true;
1371 }
1372
1373 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1374 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1375 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1376 /// destination.
1377 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1378   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1379   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1380   if (Cond == 0) return false;
1381
1382   
1383   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1384   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1385   // must be at the front of the block.
1386   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1387   // Ignore dbg intrinsics.
1388   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1389     ++FrontIt;
1390   if ((!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1391       Cond->getParent() != BB || &*FrontIt != Cond || !Cond->hasOneUse()) {
1392     return false;
1393   }
1394   
1395   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1396   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1397   // Ingore dbg intrinsics.
1398   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1399     ++CondIt;
1400   if (&*CondIt != BI) {
1401     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1402     return false;
1403   }
1404
1405   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1406   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1407   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1408     if (CE->canTrap())
1409       return false;
1410   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1411     if (CE->canTrap())
1412       return false;
1413   
1414   
1415   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1416   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1417   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1418   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1419     return false;
1420   
1421   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1422     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1423     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1424     
1425     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1426     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1427     // blocks.
1428     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1429         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1430       continue;
1431     
1432     Instruction::BinaryOps Opc;
1433     bool InvertPredCond = false;
1434
1435     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1436       Opc = Instruction::Or;
1437     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1438       Opc = Instruction::And;
1439     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1440       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1441     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1442       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1443     else
1444       continue;
1445
1446     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1447     
1448     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1449     if (InvertPredCond) {
1450       Value *NewCond =
1451         BinaryOperator::CreateNot(PBI->getCondition(),
1452                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1453       PBI->setCondition(NewCond);
1454       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1455       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1456       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1457       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1458     }
1459     
1460     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1461     // two conditions together.
1462     Instruction *New = Cond->clone();
1463     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1464     New->takeName(Cond);
1465     Cond->setName(New->getName()+".old");
1466     
1467     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1468                                             New, "or.cond", PBI);
1469     PBI->setCondition(NewCond);
1470     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1471       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1472       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1473     }
1474     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1475       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1476       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1477     }
1478     return true;
1479   }
1480   return false;
1481 }
1482
1483 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1484 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1485 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1486 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1487 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1488   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1489   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1490
1491   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1492   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1493   // this conditional branch redundant.
1494   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1495       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1496     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1497     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1498     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1499       // Turn this into a branch on constant.
1500       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1501       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1502                                         CondIsTrue));
1503       return true;  // Nuke the branch on constant.
1504     }
1505     
1506     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1507     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1508     // simplifycfg will thread the block.
1509     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1510       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1511                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1512                                        BB->begin());
1513       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1514       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1515       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1516       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1517         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1518             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1519             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1520             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1521           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1522           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1523                                               CondIsTrue), *PI);
1524         } else {
1525           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1526         }
1527       
1528       BI->setCondition(NewPN);
1529       return true;
1530     }
1531   }
1532   
1533   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1534   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1535   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1536   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1537   // Ignore dbg intrinsics.
1538   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1539     ++BBI;
1540   if (&*BBI != BI)
1541     return false;
1542
1543   
1544   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1545     if (CE->canTrap())
1546       return false;
1547   
1548   int PBIOp, BIOp;
1549   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1550     PBIOp = BIOp = 0;
1551   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1552     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1553   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1554     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1555   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1556     PBIOp = BIOp = 1;
1557   else
1558     return false;
1559     
1560   // Check to make sure that the other destination of this branch
1561   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1562   // keep getting unwound.
1563   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1564     return false;
1565     
1566   // Do not perform this transformation if it would require 
1567   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1568   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1569   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1570       
1571   unsigned NumPhis = 0;
1572   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1573        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1574     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1575       return false;
1576     
1577   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1578   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1579   
1580   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1581                << "AND: " << *BI->getParent());
1582   
1583   
1584   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1585   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1586   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1587   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1588   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1589   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1590   // infinite loop with no cond branch.
1591   if (OtherDest == BB) {
1592     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1593     // or it won't matter if it's hot. :)
1594     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1595                                                   "infloop", BB->getParent());
1596     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1597     OtherDest = InfLoopBlock;
1598   }  
1599   
1600   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1601   
1602   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1603   // it alone, but modify PBI.
1604   
1605   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1606   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1607   if (PBIOp)
1608     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1609                                         PBICond->getName()+".not",
1610                                         PBI);
1611   Value *BICond = BI->getCondition();
1612   if (BIOp)
1613     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1614                                        BICond->getName()+".not",
1615                                        PBI);
1616   // Merge the conditions.
1617   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1618   
1619   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1620   PBI->setCondition(Cond);
1621   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1622   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1623   
1624   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1625   // block that are identical to the entries for BI's block.
1626   PHINode *PN;
1627   for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1628        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1629     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1630     PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1631   }
1632   
1633   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1634   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1635   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1636   // them agree.
1637   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1638        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1639     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1640     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1641     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1642     if (BIV != PBIV) {
1643       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1644       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1645                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1646       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1647     }
1648   }
1649   
1650   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1651   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1652   
1653   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1654   // one fewer predecessor.
1655   return true;
1656 }
1657
1658 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
1659   bool Changed = false;
1660   Function *M = BB->getParent();
1661
1662   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1663   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1664   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1665          "Can't Simplify entry block!");
1666
1667   // Remove basic blocks that have no predecessors... or that just have themself
1668   // as a predecessor.  These are unreachable.
1669   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) || BB->getSinglePredecessor() == BB) {
1670     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
1671     DeleteDeadBlock(BB);
1672     return true;
1673   }
1674
1675   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1676   // away...
1677   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1678
1679   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
1680   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
1681
1682   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1683   // eliminate it, do so now.
1684   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1685     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1686       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1687
1688   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1689   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1690   //
1691   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1692   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1693   // and return.
1694   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1695     if (isTerminatorFirstRelevantInsn(BB, BB->getTerminator())) {
1696       // Find predecessors that end with branches.
1697       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1698       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1699       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1700         BasicBlock *P = *PI;
1701         TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
1702         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1703           if (BI->isUnconditional())
1704             UncondBranchPreds.push_back(P);
1705           else
1706             CondBranchPreds.push_back(BI);
1707         }
1708       }
1709
1710       // If we found some, do the transformation!
1711       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1712         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1713           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
1714           DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
1715                        << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
1716           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1717           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1718           Instruction *NewRet = RI->clone();
1719           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1720
1721           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1722           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1723           for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
1724                i != e; ++i)
1725             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
1726               if (PN->getParent() == BB)
1727                 *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
1728           
1729           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1730           // longer branch to them.
1731           BB->removePredecessor(Pred);
1732           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1733         }
1734
1735         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1736         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1737           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1738           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1739
1740         return true;
1741       }
1742
1743       // Check out all of the conditional branches going to this return
1744       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1745       // branch itself into a select/return pair.
1746       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1747         BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
1748
1749         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1750         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1751             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1752             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1753           return true;
1754       }
1755     }
1756   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1757     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1758     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1759     // destination with call instructions.
1760     //
1761     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1762     while (!Preds.empty()) {
1763       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1764       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1765         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1766           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1767           // is now a fall through.
1768           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1769           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1770
1771           // Insert the call now.
1772           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
1773           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1774                                           Args.begin(), Args.end(),
1775                                           II->getName(), BI);
1776           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1777           CI->setAttributes(II->getAttributes());
1778           // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
1779           II->replaceAllUsesWith(CI);
1780           delete II;
1781           Changed = true;
1782         }
1783
1784       Preds.pop_back();
1785     }
1786
1787     // If this block is now dead, remove it.
1788     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1789       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1790       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1791       return true;
1792     }
1793
1794   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1795     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1796       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1797       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1798       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1799         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1800           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1801
1802       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1803       // away into any preds.
1804       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1805       // Ignore dbg intrinsics.
1806       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1807         ++BBI;
1808       if (SI == &*BBI)
1809         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1810           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1811     }
1812   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1813     if (BI->isUnconditional()) {
1814       BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
1815
1816       // Ignore dbg intrinsics.
1817       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1818         ++BBI;
1819       if (BBI->isTerminator()) // Terminator is the only non-phi instruction!
1820         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
1821           return true;
1822       
1823     } else {  // Conditional branch
1824       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1825         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1826         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1827         // switch.
1828         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1829           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1830             return SimplifyCFG(BB) | true;
1831
1832         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1833         // Ignore dbg intrinsics.
1834         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1835         // Ignore dbg intrinsics.
1836         while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1837           ++I;
1838         if (&*I == BI) {
1839           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1840             return SimplifyCFG(BB) | true;
1841         } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
1842           ++I;
1843           // Ignore dbg intrinsics.
1844           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1845             ++I;
1846           if(&*I == BI) {
1847             if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1848               return SimplifyCFG(BB) | true;
1849           }
1850         }
1851       }
1852
1853       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1854       // through this block if any PHI node entries are constants.
1855       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1856         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1857           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1858             return SimplifyCFG(BB) | true;
1859
1860       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1861       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1862       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1863       if (FoldBranchToCommonDest(BI))
1864         return SimplifyCFG(BB) | true;
1865
1866
1867       // Scan predecessor blocks for conditional branches.
1868       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1869         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1870           if (PBI != BI && PBI->isConditional())
1871             if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
1872               return SimplifyCFG(BB) | true;
1873     }
1874   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1875     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1876     // be removed, do so.
1877     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1878     while (Unreachable != BB->begin()) {
1879       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1880       --BBI;
1881       // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
1882       // (which may never return) and volatile loads and stores.
1883       if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
1884
1885       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
1886         if (SI->isVolatile())
1887           break;
1888
1889       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
1890         if (LI->isVolatile())
1891           break;
1892
1893       // Delete this instruction
1894       BB->getInstList().erase(BBI);
1895       Changed = true;
1896     }
1897
1898     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1899     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1900     if (&BB->front() == Unreachable) {
1901       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1902       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1903         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1904
1905         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1906           if (BI->isUnconditional()) {
1907             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1908               new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
1909               TI->eraseFromParent();
1910               Changed = true;
1911             }
1912           } else {
1913             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1914               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1915               EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1916             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1917               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1918               EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1919               Changed = true;
1920             }
1921           }
1922         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1923           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1924             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1925               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1926               SI->removeCase(i);
1927               --i; --e;
1928               Changed = true;
1929             }
1930           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1931           // destination and make it the default.
1932           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1933             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1934             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1935               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1936
1937             // Find the most popular block.
1938             unsigned MaxPop = 0;
1939             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1940             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1941                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1942               if (I->second > MaxPop) {
1943                 MaxPop = I->second;
1944                 MaxBlock = I->first;
1945               }
1946             }
1947             if (MaxBlock) {
1948               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1949               // edges to it.
1950               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1951               Changed = true;
1952
1953               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1954               // it.
1955               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1956                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1957                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1958
1959               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1960                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1961                   SI->removeCase(i);
1962                   --i; --e;
1963                 }
1964             }
1965           }
1966         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1967           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1968             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1969             // place to note that the call does not throw though.
1970             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1971             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1972
1973             // Insert the call now...
1974             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
1975             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1976                                             Args.begin(), Args.end(),
1977                                             II->getName(), BI);
1978             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1979             CI->setAttributes(II->getAttributes());
1980             // If the invoke produced a value, the call does now instead.
1981             II->replaceAllUsesWith(CI);
1982             delete II;
1983             Changed = true;
1984           }
1985         }
1986       }
1987
1988       // If this block is now dead, remove it.
1989       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1990         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1991         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1992         return true;
1993       }
1994     }
1995   }
1996
1997   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1998   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1999   // if there are no PHI nodes.
2000   //
2001   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2002     return true;
2003
2004   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
2005   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
2006   // into our predecessor.
2007   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
2008   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
2009   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
2010     if (*PI != OnlyPred) {
2011       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
2012       break;
2013     }
2014   
2015   if (OnlyPred)
2016     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
2017       if (BI->isConditional()) {
2018         // Get the other block.
2019         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
2020         PI = pred_begin(OtherBB);
2021         ++PI;
2022         
2023         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
2024           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2025           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
2026           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
2027           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
2028           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
2029         } else {
2030           BasicBlock* OnlySucc = NULL;
2031           for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
2032                SI != SE; ++SI) {
2033             if (!OnlySucc)
2034               OnlySucc = *SI;
2035             else if (*SI != OnlySucc) {
2036               OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
2037               break;
2038             }
2039           }
2040
2041           if (OnlySucc == OtherBB) {
2042             // If BB's only successor is the other successor of the predecessor,
2043             // i.e. a triangle, see if we can hoist any code from this block up
2044             // to the "if" block.
2045             Changed |= SpeculativelyExecuteBB(BI, BB);
2046           }
2047         }
2048       }
2049
2050   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2051     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2052       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2053       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
2054         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
2055         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2056         // 'setne's and'ed together, collect them.
2057         Value *CompVal = 0;
2058         std::vector<ConstantInt*> Values;
2059         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
2060         if (CompVal) {
2061           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2062           // instruction can't handle, remove them now.
2063           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
2064           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2065
2066           // Figure out which block is which destination.
2067           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2068           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2069           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2070
2071           // Convert pointer to int before we switch.
2072           if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2073             assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2074             CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2075                                        TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2076                                        "magicptr", BI);
2077           }
2078
2079           // Create the new switch instruction now.
2080           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
2081                                                Values.size(), BI);
2082
2083           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2084           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2085             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2086
2087           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2088           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2089           // the number of edges added.
2090           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2091                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2092             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2093             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
2094             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2095               PN->addIncoming(InVal, *PI);
2096           }
2097
2098           // Erase the old branch instruction.
2099           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2100           return true;
2101         }
2102       }
2103
2104   return Changed;
2105 }
2106
2107 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2108 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2109 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2110 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2111 ///
2112 /// WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
2113 ///
2114 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2115   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2116 }