Revert r219223, it creates invalid PHI nodes.
[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 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <map>
50 #include <set>
51 using namespace llvm;
52 using namespace PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
55
56 static cl::opt<unsigned>
57 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
58    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
59
60 static cl::opt<bool>
61 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
62        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
66        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
67
68 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
69     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
70     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
71
72 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
73 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
74 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
75 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
76 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
77
78 namespace {
79   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
80   struct ValueEqualityComparisonCase {
81     ConstantInt *Value;
82     BasicBlock *Dest;
83
84     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
85       : Value(Value), Dest(Dest) {}
86
87     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
88       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
89       return Value < RHS.Value;
90     }
91
92     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
93   };
94
95 class SimplifyCFGOpt {
96   const TargetTransformInfo &TTI;
97   unsigned BonusInstThreshold;
98   const DataLayout *const DL;
99   AssumptionTracker *AT;
100   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
101   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
102                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
103   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
104                                                      BasicBlock *Pred,
105                                                      IRBuilder<> &Builder);
106   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
107                                            IRBuilder<> &Builder);
108
109   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
110   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
111   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
112   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
113   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
114   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
115   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
116
117 public:
118   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
119                  const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT)
120       : TTI(TTI), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), DL(DL), AT(AT) {}
121   bool run(BasicBlock *BB);
122 };
123 }
124
125 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
126 /// terminator instructions together.
127 ///
128 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
129   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
130
131   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
132   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
133   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
134   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
135   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
136   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
137
138   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
139     if (SI1Succs.count(*I))
140       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
141            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
142         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
143         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
144             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
145           return false;
146       }
147
148   return true;
149 }
150
151 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
152 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
153 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
154 /// successors.
155 ///
156 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
157                                           BranchInst *SI2,
158                                           Instruction *Cond,
159                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
160   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
161   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
162
163   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
164   // common successors:
165   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
166   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
167   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
168   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
169   if (!Ci2) return false;
170   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
171         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
172       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
173         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
174     return false;
175
176   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
177   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
178   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
179   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
180     if (SI1Succs.count(*I))
181       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
182            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
183         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
184         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
185             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
186           return false;
187         PhiNodes.push_back(PN);
188       }
189   return true;
190 }
191
192 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
193 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
194 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
195 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
196 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
197                                   BasicBlock *ExistPred) {
198   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
199
200   PHINode *PN;
201   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
202        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
203     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
204 }
205
206 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
207 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
208 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
209 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
210   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
211          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
212   switch (Operator::getOpcode(I)) {
213   default:
214     // In doubt, be conservative.
215     return UINT_MAX;
216   case Instruction::GetElementPtr:
217     // GEPs are cheap if all indices are constant.
218     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
219       return UINT_MAX;
220     return 1;
221   case Instruction::ExtractValue:
222   case Instruction::Load:
223   case Instruction::Add:
224   case Instruction::Sub:
225   case Instruction::And:
226   case Instruction::Or:
227   case Instruction::Xor:
228   case Instruction::Shl:
229   case Instruction::LShr:
230   case Instruction::AShr:
231   case Instruction::ICmp:
232   case Instruction::Trunc:
233   case Instruction::ZExt:
234   case Instruction::SExt:
235   case Instruction::BitCast:
236   case Instruction::ExtractElement:
237   case Instruction::InsertElement:
238     return 1; // These are all cheap.
239
240   case Instruction::Call:
241   case Instruction::Select:
242     return 2;
243   }
244 }
245
246 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
247 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
248 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
249 /// which works well enough for us.
250 ///
251 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
252 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
253 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
254 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
255 /// set and true is returned.
256 ///
257 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
258 /// Select whose cost is 2.
259 ///
260 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
261 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
262 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
263 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
264                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
265                                 unsigned &CostRemaining,
266                                 const DataLayout *DL) {
267   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
268   if (!I) {
269     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
270     // can be executed unconditionally.
271     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
272       if (C->canTrap())
273         return false;
274     return true;
275   }
276   BasicBlock *PBB = I->getParent();
277
278   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
279   // the bottom of this block.
280   if (PBB == BB) return false;
281
282   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
283   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
284   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
285   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
286   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
287     return true;
288
289   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
290   // instructions in the 'if region'.
291   if (!AggressiveInsts) return false;
292
293   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
294   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
295
296   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
297   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
298   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
299   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
300     return false;
301
302   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, DL);
303
304   if (Cost > CostRemaining)
305     return false;
306
307   CostRemaining -= Cost;
308
309   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
310   // not take us over the cost threshold.
311   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
312     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, DL))
313       return false;
314   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
315   AggressiveInsts->insert(I);
316   return true;
317 }
318
319 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
320 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
321 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *DL) {
322   // Normal constant int.
323   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
324   if (CI || !DL || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
325     return CI;
326
327   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
328   // ConstantInt if possible.
329   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
330
331   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
332   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
333     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
334
335   // IntToPtr const int.
336   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
337     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
338       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
339         // The constant is very likely to have the right type already.
340         if (CI->getType() == PtrTy)
341           return CI;
342         else
343           return cast<ConstantInt>
344             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
345       }
346   return nullptr;
347 }
348
349 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
350 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
351 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
352 /// Values vector.
353 static Value *
354 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
355                        const DataLayout *DL, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
356   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
357   if (!I) return nullptr;
358
359   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
360   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
361     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)) {
362       Value *RHSVal;
363       ConstantInt *RHSC;
364
365       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
366         // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
367         // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
368         if (match(ICI->getOperand(0),
369                   m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
370           APInt Not = ~RHSC->getValue();
371           if (Not.isPowerOf2()) {
372             Vals.push_back(C);
373             Vals.push_back(
374                 ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() | Not));
375             UsedICmps++;
376             return RHSVal;
377           }
378         }
379
380         UsedICmps++;
381         Vals.push_back(C);
382         return I->getOperand(0);
383       }
384
385       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
386       // the set.
387       ConstantRange Span =
388         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
389
390       // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
391       // compare idiom as emitted by instcombine.
392       bool hasAdd =
393           match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)));
394       if (hasAdd)
395         Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
396
397       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
398       // x != 0 && x != 1.
399       if (!isEQ)
400         Span = Span.inverse();
401
402       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
403       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
404         return nullptr;
405
406       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
407         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
408       UsedICmps++;
409       return hasAdd ? RHSVal : I->getOperand(0);
410     }
411     return nullptr;
412   }
413
414   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
415   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
416     return nullptr;
417
418   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
419   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
420   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, DL,
421                                           isEQ, UsedICmps)) {
422     unsigned NumVals = Vals.size();
423     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
424     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
425                                             isEQ, UsedICmps)) {
426       if (LHS == RHS)
427         return LHS;
428       Vals.resize(NumVals);
429       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
430     }
431
432     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
433     // set it and return success.
434     if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(1)) {
435       Extra = I->getOperand(1);
436       return LHS;
437     }
438
439     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
440     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
441     return nullptr;
442   }
443
444   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
445   // use LHS as Extra.
446   if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(0)) {
447     Value *OldExtra = Extra;
448     Extra = I->getOperand(0);
449     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
450                                             isEQ, UsedICmps))
451       return RHS;
452     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
453     Extra = OldExtra;
454   }
455
456   return nullptr;
457 }
458
459 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
460   Instruction *Cond = nullptr;
461   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
462     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
463   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
464     if (BI->isConditional())
465       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
466   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
467     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
468   }
469
470   TI->eraseFromParent();
471   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
472 }
473
474 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
475 /// to see if a value is equal to constant integer value.
476 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
477   Value *CV = nullptr;
478   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
479     // Do not permit merging of large switch instructions into their
480     // predecessors unless there is only one predecessor.
481     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
482                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
483       CV = SI->getCondition();
484   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
485     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
486       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
487         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
488           CV = ICI->getOperand(0);
489
490   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
491   if (DL && CV) {
492     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
493       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
494       if (PTII->getType() == DL->getIntPtrType(Ptr->getType()))
495         CV = Ptr;
496     }
497   }
498   return CV;
499 }
500
501 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
502 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
503 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
504 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
505                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
506                                                                        &Cases) {
507   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
508     Cases.reserve(SI->getNumCases());
509     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
510       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
511                                                   i.getCaseSuccessor()));
512     return SI->getDefaultDest();
513   }
514
515   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
516   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
517   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
518   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
519                                                              DL),
520                                               Succ));
521   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
522 }
523
524
525 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
526 /// in the list that match the specified block.
527 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
528                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
529   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
530 }
531
532 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
533 /// well.
534 static bool
535 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
536               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
537   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
538
539   // Make V1 be smaller than V2.
540   if (V1->size() > V2->size())
541     std::swap(V1, V2);
542
543   if (V1->size() == 0) return false;
544   if (V1->size() == 1) {
545     // Just scan V2.
546     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
547     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
548       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
549         return true;
550   }
551
552   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
553   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
554   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
555   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
556   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
557     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
558       return true;
559     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
560       ++i1;
561     else
562       ++i2;
563   }
564   return false;
565 }
566
567 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
568 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
569 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
570 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
571 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
572 /// form of jump threading.
573 bool SimplifyCFGOpt::
574 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
575                                               BasicBlock *Pred,
576                                               IRBuilder<> &Builder) {
577   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
578   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
579
580   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
581   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
582   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
583
584   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
585   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
586
587   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
588   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
589   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
590                                                         PredCases);
591   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
592
593   // Find information about how control leaves this block.
594   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
595   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
596   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
597
598   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
599   // simplify TI based on this knowledge.
600   if (PredDef == TI->getParent()) {
601     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
602     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
603     // can simplify TI.
604     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
605       return false;
606
607     if (isa<BranchInst>(TI)) {
608       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
609       // uncond br.
610       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
611       // Insert the new branch.
612       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
613       (void) NI;
614
615       // Remove PHI node entries for the dead edge.
616       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
617
618       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
619            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
620
621       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
622       return true;
623     }
624
625     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
626     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
627     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
628     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
629       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
630
631     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
632                  << "Through successor TI: " << *TI);
633
634     // Collect branch weights into a vector.
635     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
636     MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
637     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
638     if (HasWeight)
639       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
640            ++MD_i) {
641         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
642         assert(CI);
643         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
644       }
645     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
646       --i;
647       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
648         if (HasWeight) {
649           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
650           Weights.pop_back();
651         }
652         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
653         SI->removeCase(i);
654       }
655     }
656     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
657       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
658                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
659                       createBranchWeights(Weights));
660
661     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
662     return true;
663   }
664
665   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
666   // which value (or set of values) this is.
667   ConstantInt *TIV = nullptr;
668   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
669   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
670     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
671       if (TIV)
672         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
673       TIV = PredCases[i].Value;
674     }
675   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
676
677   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
678   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
679   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
680   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
681     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
682       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
683       break;
684     }
685
686   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
687   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
688
689   // Remove PHI node entries for dead edges.
690   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
691   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
692     if (*SI != CheckEdge)
693       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
694     else
695       CheckEdge = nullptr;
696
697   // Insert the new branch.
698   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
699   (void) NI;
700
701   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
702             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
703
704   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
705   return true;
706 }
707
708 namespace {
709   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
710   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
711   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
712   struct ConstantIntOrdering {
713     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
714       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
715     }
716   };
717 }
718
719 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
720                                     ConstantInt *const *P2) {
721   const ConstantInt *LHS = *P1;
722   const ConstantInt *RHS = *P2;
723   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
724     return 1;
725   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
726     return 0;
727   return -1;
728 }
729
730 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
731   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
732   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
733     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
734       return MDS->getString().equals("branch_weights");
735
736   return false;
737 }
738
739 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
740 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
741 /// metadata.
742 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
743                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
744   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
745   assert(MD);
746   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
747     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
748     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
749   }
750
751   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
752   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
753   // default weight to be the first entry.
754   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
755     assert(Weights.size() == 2);
756     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
757     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
758       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
759   }
760 }
761
762 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
763 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
764   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
765   if (Max > UINT_MAX) {
766     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
767     for (uint64_t &I : Weights)
768       I >>= Offset;
769   }
770 }
771
772 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
773 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
774 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
775 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
776 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
777                                                          IRBuilder<> &Builder) {
778   BasicBlock *BB = TI->getParent();
779   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
780   assert(CV && "Not a comparison?");
781   bool Changed = false;
782
783   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
784   while (!Preds.empty()) {
785     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
786
787     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
788     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
789     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
790
791     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
792       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
793       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
794       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
795
796       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
797       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
798
799       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
800       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
801       // build.
802       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
803
804       // Update the branch weight metadata along the way
805       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
806       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
807       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
808
809       if (PredHasWeights) {
810         GetBranchWeights(PTI, Weights);
811         // branch-weight metadata is inconsistent here.
812         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
813           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
814       } else if (SuccHasWeights)
815         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
816         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
817         // successor's weights
818         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
819
820       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
821       if (SuccHasWeights) {
822         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
823         // branch-weight metadata is inconsistent here.
824         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
825           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
826       } else if (PredHasWeights)
827         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
828
829       if (PredDefault == BB) {
830         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
831         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
832         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
833         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
834           if (PredCases[i].Dest != BB)
835             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
836           else {
837             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
838             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
839
840             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
841               // Increase weight for the default case.
842               Weights[0] += Weights[i+1];
843               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
844               Weights.pop_back();
845             }
846
847             PredCases.pop_back();
848             --i; --e;
849           }
850
851         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
852         if (PredDefault != BBDefault) {
853           PredDefault->removePredecessor(Pred);
854           PredDefault = BBDefault;
855           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
856         }
857
858         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
859         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
860         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
861           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
862               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
863             PredCases.push_back(BBCases[i]);
864             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
865             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
866               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
867               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
868               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
869               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
870               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
871             }
872           }
873
874         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
875           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
876           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
877           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
878             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
879           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
880           Weights[0] *= SuccWeights[0];
881         }
882       } else {
883         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
884         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
885         // activated.
886         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
887         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
888         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
889           if (PredCases[i].Dest == BB) {
890             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
891
892             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
893               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
894               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
895               Weights.pop_back();
896             }
897
898             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
899             PredCases.pop_back();
900             --i; --e;
901           }
902
903         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
904         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
905         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
906           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
907             // If this is one we are capable of getting...
908             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
909               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
910             PredCases.push_back(BBCases[i]);
911             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
912             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
913           }
914
915         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
916         // they must go to the default destination of TI.
917         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
918                                     PTIHandled.begin(),
919                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
920           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
921             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
922           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
923           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
924         }
925       }
926
927       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
928       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
929       // successors.
930       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
931         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
932
933       Builder.SetInsertPoint(PTI);
934       // Convert pointer to int before we switch.
935       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
936         assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
937         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL->getIntPtrType(CV->getType()),
938                                     "magicptr");
939       }
940
941       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
942       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
943                                                PredCases.size());
944       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
945       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
946         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
947
948       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
949         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
950         FitWeights(Weights);
951
952         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
953
954         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
955                            MDBuilder(BB->getContext()).
956                            createBranchWeights(MDWeights));
957       }
958
959       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
960
961       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
962       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
963       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
964       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
965       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
966         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
967           if (!InfLoopBlock) {
968             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
969             // or it won't matter if it's hot. :)
970             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
971                                               "infloop", BB->getParent());
972             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
973           }
974           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
975         }
976
977       Changed = true;
978     }
979   }
980   return Changed;
981 }
982
983 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
984 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
985 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
986 // to put the select in this case.
987 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
988                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
989   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
990     PHINode *PN;
991     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
992          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
993       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
994       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
995       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
996         return false;
997       }
998     }
999   }
1000   return true;
1001 }
1002
1003 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1004
1005 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1006 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1007 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1008 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1009   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1010   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1011   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1012   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1013   // identical order.
1014   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1015   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1016
1017   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1018   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1019
1020   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1021   // Skip debug info if it is not identical.
1022   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1023   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1024   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1025     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1026       I1 = BB1_Itr++;
1027     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1028       I2 = BB2_Itr++;
1029   }
1030   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1031       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1032     return false;
1033
1034   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1035
1036   bool Changed = false;
1037   do {
1038     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1039     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1040     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1041       goto HoistTerminator;
1042
1043     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1044     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1045     // the now redundant second instruction.
1046     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1047     if (!I2->use_empty())
1048       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1049     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1050     unsigned KnownIDs[] = {
1051       LLVMContext::MD_tbaa,
1052       LLVMContext::MD_range,
1053       LLVMContext::MD_fpmath,
1054       LLVMContext::MD_invariant_load
1055     };
1056     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1057     I2->eraseFromParent();
1058     Changed = true;
1059
1060     I1 = BB1_Itr++;
1061     I2 = BB2_Itr++;
1062     // Skip debug info if it is not identical.
1063     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1064     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1065     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1066       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1067         I1 = BB1_Itr++;
1068       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1069         I2 = BB2_Itr++;
1070     }
1071   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1072
1073   return true;
1074
1075 HoistTerminator:
1076   // It may not be possible to hoist an invoke.
1077   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1078     return Changed;
1079
1080   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1081     PHINode *PN;
1082     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1083          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1084       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1085       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1086       if (BB1V == BB2V)
1087         continue;
1088
1089       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1090       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1091       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1092           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1093        return Changed;
1094
1095       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
1096         return Changed;
1097       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
1098         return Changed;
1099     }
1100   }
1101
1102   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1103   Instruction *NT = I1->clone();
1104   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1105   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1106     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1107     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1108     NT->takeName(I1);
1109   }
1110
1111   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1112   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1113   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1114   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1115   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1116   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1117   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1118     PHINode *PN;
1119     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1120          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1121       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1122       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1123       if (BB1V == BB2V) continue;
1124
1125       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1126       // that determines the right value.
1127       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1128       if (!SI)
1129         SI = cast<SelectInst>
1130           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1131                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1132
1133       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1134       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1135         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1136           PN->setIncomingValue(i, SI);
1137     }
1138   }
1139
1140   // Update any PHI nodes in our new successors.
1141   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1142     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1143
1144   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1145   return true;
1146 }
1147
1148 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1149 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1150 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1151 /// in the two predecessors to BBEnd.
1152 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1153   assert(BI1->isUnconditional());
1154   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1155   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1156
1157   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1158   // an unconditional branch.
1159   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1160   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1161   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1162     return false;
1163   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1164   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1165     return false;
1166   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1167   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1168   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1169     return false;
1170
1171   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1172   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1173   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1174   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1175        I != E; ++I) {
1176     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1177       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1178       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1179       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1180     } else {
1181       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1182       break;
1183     }
1184   }
1185   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1186     return false;
1187
1188
1189   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1190   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1191   // instructions in an identical order.
1192   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1193       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1194       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1195   // Skip debug info.
1196   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1197   if (RI1 == RE1)
1198     return false;
1199   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1200   if (RI2 == RE2)
1201     return false;
1202   // Skip the unconditional branches.
1203   ++RI1;
1204   ++RI2;
1205
1206   bool Changed = false;
1207   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1208     // Skip debug info.
1209     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1210     if (RI1 == RE1)
1211       return Changed;
1212     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1213     if (RI2 == RE2)
1214       return Changed;
1215
1216     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1217     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1218     // perform the same operation.
1219     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1220     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1221         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1222         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1223         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1224         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1225         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1226         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1227         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1228         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1229       return Changed;
1230
1231     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1232     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1233     bool SwapOpnds = false;
1234     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1235         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1236         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1237         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1238          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1239       ICmp2->swapOperands();
1240       SwapOpnds = true;
1241     }
1242     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1243       if (SwapOpnds)
1244         ICmp2->swapOperands();
1245       return Changed;
1246     }
1247
1248     // The operands should be either the same or they need to be generated
1249     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1250     // a single pair of different operands.
1251     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1252     unsigned Op1Idx = 0;
1253     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1254       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1255         continue;
1256       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1257       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1258       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1259       if (DifferentOp1 ||
1260           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1261           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1262           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1263           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1264         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1265         if (SwapOpnds)
1266           ICmp2->swapOperands();
1267         return Changed;
1268       }
1269       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1270       Op1Idx = I;
1271       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1272     }
1273
1274     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1275     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1276     if (DifferentOp1) {
1277       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1278                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1279                                        BBEnd->begin());
1280       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1281       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1282       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1283       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1284       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1285       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1286     }
1287     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1288     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1289
1290     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1291     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1292     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1293     // instruction in the basic block down.
1294     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1295     // Sink the instruction.
1296     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1297     if (!OldPN->use_empty())
1298       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1299     OldPN->eraseFromParent();
1300
1301     if (!I2->use_empty())
1302       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1303     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1304     I2->eraseFromParent();
1305
1306     if (UpdateRE1)
1307       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1308     if (UpdateRE2)
1309       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1310     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1311     NumSinkCommons++;
1312     Changed = true;
1313   }
1314   return Changed;
1315 }
1316
1317 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1318 /// conditional block.
1319 ///
1320 /// We are looking for code like the following:
1321 ///   BrBB:
1322 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1323 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1324 ///     ... // function).
1325 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1326 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1327 ///   ThenBB:
1328 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1329 ///     br label EndBB
1330 ///   EndBB:
1331 ///     ...
1332 ///   We are going to transform this into:
1333 ///   BrBB:
1334 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1335 ///     ... //
1336 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1337 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1338 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1339 ///     ...
1340 ///
1341 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1342 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1343 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1344                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1345   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1346   if (!StoreToHoist)
1347     return nullptr;
1348
1349   // Volatile or atomic.
1350   if (!StoreToHoist->isSimple())
1351     return nullptr;
1352
1353   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1354
1355   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1356   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1357   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1358        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1359     Instruction *CurI = &*RI;
1360
1361     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1362     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1363       return nullptr;
1364
1365     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1366     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1367     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1368       // Found the previous store, return its value operand.
1369       return SI->getValueOperand();
1370     else if (SI)
1371       return nullptr; // Unknown store.
1372   }
1373
1374   return nullptr;
1375 }
1376
1377 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1378 ///
1379 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1380 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1381 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1382 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1383 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1384 ///
1385 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1386 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1387 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1388 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1389 ///
1390 ///
1391 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1392 /// \code
1393 ///   BB:
1394 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1395 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1396 ///   ThenBB:
1397 ///     %sub = sub %x, %y
1398 ///     br label BB2
1399 ///   EndBB:
1400 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1401 ///     ...
1402 /// \endcode
1403 ///
1404 /// Into this IR:
1405 /// \code
1406 ///   BB:
1407 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1408 ///     %sub = sub %x, %y
1409 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1410 ///     ...
1411 /// \endcode
1412 ///
1413 /// \returns true if the conditional block is removed.
1414 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1415                                    const DataLayout *DL) {
1416   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1417   Value *BrCond = BI->getCondition();
1418   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1419     return false;
1420
1421   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1422   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1423
1424   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1425   // to swap the select operands later.
1426   bool Invert = false;
1427   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1428     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1429     Invert = true;
1430   }
1431   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1432
1433   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1434   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1435   // - They are defined in BB, and
1436   // - They have no side effects, and
1437   // - All of their uses are in CondBB.
1438   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1439
1440   unsigned SpeculationCost = 0;
1441   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1442   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1443   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1444                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1445        BBI != BBE; ++BBI) {
1446     Instruction *I = BBI;
1447     // Skip debug info.
1448     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1449       continue;
1450
1451     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1452     // terminator) for now.
1453     ++SpeculationCost;
1454     if (SpeculationCost > 1)
1455       return false;
1456
1457     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1458     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
1459         !(HoistCondStores &&
1460           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1461                                                          EndBB))))
1462       return false;
1463     if (!SpeculatedStoreValue &&
1464         ComputeSpeculationCost(I, DL) > PHINodeFoldingThreshold)
1465       return false;
1466
1467     // Store the store speculation candidate.
1468     if (SpeculatedStoreValue)
1469       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1470
1471     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1472     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1473     // being sunk into the use block.
1474     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1475          i != e; ++i) {
1476       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1477       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1478           OpI->mayHaveSideEffects())
1479         continue; // Not a candidate for sinking.
1480
1481       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1482     }
1483   }
1484
1485   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1486   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1487   // and so iteration order isn't significant.
1488   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1489            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1490        I != E; ++I)
1491     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1492       ++SpeculationCost;
1493       if (SpeculationCost > 1)
1494         return false;
1495     }
1496
1497   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1498   bool HaveRewritablePHIs = false;
1499   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1500        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1501     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1502     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1503
1504     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1505     // Skip PHIs which are trivial.
1506     if (ThenV == OrigV)
1507       continue;
1508
1509     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1510     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1511         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1512       return false;
1513
1514     HaveRewritablePHIs = true;
1515     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1516     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1517     if (!OrigCE && !ThenCE)
1518       continue; // Known safe and cheap.
1519
1520     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE, DL)) ||
1521         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE, DL)))
1522       return false;
1523     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, DL) : 0;
1524     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, DL) : 0;
1525     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1526       return false;
1527
1528     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1529     // getting expanded into Instructions.
1530     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1531     // constant expression.
1532     ++SpeculationCost;
1533     if (SpeculationCost > 1)
1534       return false;
1535   }
1536
1537   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1538   // as well.
1539   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1540     return false;
1541
1542   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1543   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1544
1545   // Insert a select of the value of the speculated store.
1546   if (SpeculatedStoreValue) {
1547     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1548     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1549     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1550     if (Invert)
1551       std::swap(TrueV, FalseV);
1552     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1553                                     "." + FalseV->getName());
1554     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1555   }
1556
1557   // Hoist the instructions.
1558   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1559                            std::prev(ThenBB->end()));
1560
1561   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1562   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1563   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1564        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1565     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1566     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1567     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1568     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1569
1570     // Skip PHIs which are trivial.
1571     if (OrigV == ThenV)
1572       continue;
1573
1574     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1575     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1576     // destinations were inverted.
1577     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1578     if (Invert)
1579       std::swap(TrueV, FalseV);
1580     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1581                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1582     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1583     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1584   }
1585
1586   ++NumSpeculations;
1587   return true;
1588 }
1589
1590 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1591 /// attribute.
1592 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1593   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1594     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1595     if (!CI)
1596       continue;
1597     if (CI->cannotDuplicate())
1598       return true;
1599   }
1600   return false;
1601 }
1602
1603 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1604 /// across this block.
1605 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1606   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1607   unsigned Size = 0;
1608
1609   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1610     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1611       continue;
1612     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1613     ++Size;
1614
1615     // We can only support instructions that do not define values that are
1616     // live outside of the current basic block.
1617     for (User *U : BBI->users()) {
1618       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1619       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1620     }
1621
1622     // Looks ok, continue checking.
1623   }
1624
1625   return true;
1626 }
1627
1628 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1629 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1630 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1631 /// ultimate destination.
1632 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1633   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1634   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1635   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1636   // outside of the block.
1637   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1638     return false;
1639
1640   // Degenerate case of a single entry PHI.
1641   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1642     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1643     return true;
1644   }
1645
1646   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1647   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1648
1649   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1650
1651   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1652   // constants.
1653   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1654     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1655     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1656
1657     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1658     // branch to RealDest.
1659     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1660     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1661
1662     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1663     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1664     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1665
1666     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1667     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1668     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1669     // the edge we are about to create.
1670     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1671                                             RealDest->getName()+".critedge",
1672                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1673     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1674
1675     // Update PHI nodes.
1676     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1677
1678     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1679     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1680     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1681     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1682     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1683     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1684       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1685         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1686         continue;
1687       }
1688       // Clone the instruction.
1689       Instruction *N = BBI->clone();
1690       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1691
1692       // Update operands due to translation.
1693       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1694            i != e; ++i) {
1695         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1696         if (PI != TranslateMap.end())
1697           *i = PI->second;
1698       }
1699
1700       // Check for trivial simplification.
1701       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1702         TranslateMap[BBI] = V;
1703         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1704       } else {
1705         // Insert the new instruction into its new home.
1706         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1707         if (!BBI->use_empty())
1708           TranslateMap[BBI] = N;
1709       }
1710     }
1711
1712     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1713     // to EdgeBB instead.
1714     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1715     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1716       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1717         BB->removePredecessor(PredBB);
1718         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1719       }
1720
1721     // Recurse, simplifying any other constants.
1722     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1723   }
1724
1725   return false;
1726 }
1727
1728 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1729 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1730 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *DL) {
1731   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1732   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1733   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1734   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1735   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1736   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1737   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1738   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1739   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1740   if (!IfCond ||
1741       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1742       isa<ConstantInt>(IfCond))
1743     return false;
1744
1745   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1746   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1747   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1748   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1749   // fewer PHI nodes in this block.
1750   unsigned NumPhis = 0;
1751   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1752     if (NumPhis > 2)
1753       return false;
1754
1755   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1756   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1757   // that need to be moved to the dominating block.
1758   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1759   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1760            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1761
1762   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1763     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1764     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1765       PN->replaceAllUsesWith(V);
1766       PN->eraseFromParent();
1767       continue;
1768     }
1769
1770     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1771                              MaxCostVal0, DL) ||
1772         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1773                              MaxCostVal1, DL))
1774       return false;
1775   }
1776
1777   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1778   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1779   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1780   if (!PN) return true;
1781
1782   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1783   // often be turned into switches and other things.
1784   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1785       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1786        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1787        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1788     return false;
1789
1790   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1791   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1792   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1793   // worth promoting to select instructions.
1794   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1795   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1796   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1797   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1798     IfBlock1 = nullptr;
1799   } else {
1800     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1801     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1802       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1803         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1804         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1805         // flow, so the xform is not worth it.
1806         return false;
1807       }
1808   }
1809
1810   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1811     IfBlock2 = nullptr;
1812   } else {
1813     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1814     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1815       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1816         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1817         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1818         // flow, so the xform is not worth it.
1819         return false;
1820       }
1821   }
1822
1823   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1824                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1825
1826   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1827   // do all of the PHI's now.
1828   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1829   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1830
1831   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1832   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1833   if (IfBlock1)
1834     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1835                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1836                                    IfBlock1->getTerminator());
1837   if (IfBlock2)
1838     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1839                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1840                                    IfBlock2->getTerminator());
1841
1842   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1843     // Change the PHI node into a select instruction.
1844     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1845     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1846
1847     SelectInst *NV =
1848       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1849     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1850     NV->takeName(PN);
1851     PN->eraseFromParent();
1852   }
1853
1854   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1855   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1856   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1857   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1858   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1859   Builder.CreateBr(BB);
1860   OldTI->eraseFromParent();
1861   return true;
1862 }
1863
1864 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1865 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1866 /// introducing a select if the return values disagree.
1867 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1868                                            IRBuilder<> &Builder) {
1869   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1870   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1871   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1872   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1873   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1874
1875   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1876   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1877   // computation on one path or the other.
1878   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1879     return false;
1880   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1881     return false;
1882
1883   Builder.SetInsertPoint(BI);
1884   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1885   // there is no return value for this function, just change the
1886   // branch into a return.
1887   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1888     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1889     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1890     Builder.CreateRetVoid();
1891     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1892     return true;
1893   }
1894
1895   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1896   // so we can insert a new select instruction.
1897   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1898   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1899
1900   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1901   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1902     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1903       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1904   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1905     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1906       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1907
1908   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1909   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1910   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1911   // constant expression that prevents this transformation from being
1912   // safe.
1913   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1914     if (TCV->canTrap())
1915       return false;
1916   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1917     if (FCV->canTrap())
1918       return false;
1919
1920   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1921   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1922   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1923   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1924
1925   // Insert select instructions where needed.
1926   Value *BrCond = BI->getCondition();
1927   if (TrueValue) {
1928     // Insert a select if the results differ.
1929     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1930     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1931       TrueValue = FalseValue;
1932     } else {
1933       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1934                                        FalseValue, "retval");
1935     }
1936   }
1937
1938   Value *RI = !TrueValue ?
1939     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1940
1941   (void) RI;
1942
1943   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1944                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1945                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1946
1947   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1948
1949   return true;
1950 }
1951
1952 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1953 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1954 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1955 /// found.
1956 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1957                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
1958   assert(BI->isConditional() &&
1959          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1960   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1961   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1962   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1963   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1964   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1965   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
1966   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
1967   return true;
1968 }
1969
1970 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1971 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1972 ///
1973 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1974   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1975     return false;
1976   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1977     Instruction *PBI = &*I;
1978     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1979     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1980       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1981       Inst->eraseFromParent();
1982       return true;
1983     }
1984   }
1985   return false;
1986 }
1987
1988 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1989 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1990 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1991 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
1992                                   unsigned BonusInstThreshold) {
1993   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1994
1995   Instruction *Cond = nullptr;
1996   if (BI->isConditional())
1997     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1998   else {
1999     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2000     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2001     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2002     // predecessor.
2003     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2004       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2005         if (PBI->isConditional() &&
2006             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2007              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2008           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2009                I != E; ) {
2010             Instruction *Curr = I++;
2011             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2012               Cond = Curr;
2013               break;
2014             }
2015             // Quit if we can't remove this instruction.
2016             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2017               return false;
2018           }
2019         }
2020
2021     if (!Cond)
2022       return false;
2023   }
2024
2025   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2026       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2027   return false;
2028
2029   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2030   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2031
2032   // Ignore dbg intrinsics.
2033   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2034
2035   if (&*CondIt != BI)
2036     return false;
2037
2038   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2039   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2040   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2041   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2042   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2043   unsigned NumBonusInsts = 0;
2044   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2045     // Ignore dbg intrinsics.
2046     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2047       continue;
2048     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
2049       return false;
2050     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2051     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2052     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2053       return false;
2054     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2055     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2056     // and Cond.
2057     ++NumBonusInsts;
2058     // Early exits once we reach the limit.
2059     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2060       return false;
2061   }
2062
2063   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2064   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2065   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2066     if (CE->canTrap())
2067       return false;
2068   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2069     if (CE->canTrap())
2070       return false;
2071
2072   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2073   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2074   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2075   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2076     return false;
2077
2078   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2079     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2080     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2081
2082     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2083     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2084     // blocks.
2085     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2086     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2087         (BI->isConditional() &&
2088          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2089         (!BI->isConditional() &&
2090          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2091       continue;
2092
2093     // Determine if the two branches share a common destination.
2094     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2095     bool InvertPredCond = false;
2096
2097     if (BI->isConditional()) {
2098       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2099         Opc = Instruction::Or;
2100       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2101         Opc = Instruction::And;
2102       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2103         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2104       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2105         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2106       else
2107         continue;
2108     } else {
2109       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2110         continue;
2111     }
2112
2113     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2114     IRBuilder<> Builder(PBI);
2115
2116     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2117     if (InvertPredCond) {
2118       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2119
2120       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2121         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2122         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2123       } else {
2124         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2125                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2126       }
2127
2128       PBI->setCondition(NewCond);
2129       PBI->swapSuccessors();
2130     }
2131
2132     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2133     // Note that there may be mutliple predecessor blocks, so we cannot move
2134     // bonus instructions to a predecessor block.
2135     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2136     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2137     // every instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2138     // instructions.
2139     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2140       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2141         continue;
2142       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2143       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2144                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2145       VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
2146
2147       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2148       // its potential value. The previous information might have been valid
2149       // only given the branch precondition.
2150       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2151       // semantics we don't understand.
2152       NewBonusInst->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
2153
2154       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
2155       NewBonusInst->takeName(BonusInst);
2156       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2157     }
2158
2159     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2160     // two conditions together.
2161     Instruction *New = Cond->clone();
2162     RemapInstruction(New, VMap,
2163                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2164     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2165     New->takeName(Cond);
2166     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2167
2168     if (BI->isConditional()) {
2169       Instruction *NewCond =
2170         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2171                                             New, "or.cond"));
2172       PBI->setCondition(NewCond);
2173
2174       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2175       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2176                                                   PredFalseWeight);
2177       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2178                                                   SuccFalseWeight);
2179       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2180
2181       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2182         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2183           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2184           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2185           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2186           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2187           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2188           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2189           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2190           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2191           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2192                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2193         }
2194         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2195         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2196       }
2197       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2198         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2199           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2200           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2201           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2202           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2203           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2204               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2205           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2206           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2207         }
2208         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2209         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2210       }
2211       if (NewWeights.size() == 2) {
2212         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2213         FitWeights(NewWeights);
2214
2215         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2216         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2217                          MDBuilder(BI->getContext()).
2218                          createBranchWeights(MDWeights));
2219       } else
2220         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2221     } else {
2222       // Update PHI nodes in the common successors.
2223       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2224         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2225           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2226         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2227         Instruction *MergedCond = nullptr;
2228         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2229           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2230           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2231           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2232           Instruction *NotCond =
2233             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2234                                 "not.cond"));
2235           MergedCond =
2236             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2237                                 NotCond, New,
2238                                 "and.cond"));
2239           if (PBI_C->isOne())
2240             MergedCond =
2241               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2242                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2243                                   "or.cond"));
2244         } else {
2245           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2246           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2247           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2248           MergedCond =
2249             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2250                                 PBI->getCondition(), New,
2251                                 "and.cond"));
2252           if (PBI_C->isOne()) {
2253             Instruction *NotCond =
2254               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2255                                   "not.cond"));
2256             MergedCond =
2257               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2258                                   NotCond, MergedCond,
2259                                   "or.cond"));
2260           }
2261         }
2262         // Update PHI Node.
2263         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2264                                   MergedCond);
2265       }
2266       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2267       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2268       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2269       PBI = New_PBI;
2270     }
2271
2272     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2273     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2274
2275     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2276     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2277       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2278         I->clone()->insertBefore(PBI);
2279
2280     return true;
2281   }
2282   return false;
2283 }
2284
2285 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2286 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2287 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2288 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2289 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2290   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2291   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2292
2293   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2294   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2295   // this conditional branch redundant.
2296   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2297       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2298     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2299     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2300     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2301       // Turn this into a branch on constant.
2302       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2303       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2304                                         CondIsTrue));
2305       return true;  // Nuke the branch on constant.
2306     }
2307
2308     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2309     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2310     // simplifycfg will thread the block.
2311     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2312       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2313       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2314                                        std::distance(PB, PE),
2315                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2316                                        BB->begin());
2317       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2318       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2319       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2320       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2321         BasicBlock *P = *PI;
2322         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2323             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2324             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2325             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2326           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2327           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2328                                               CondIsTrue), P);
2329         } else {
2330           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2331         }
2332       }
2333
2334       BI->setCondition(NewPN);
2335       return true;
2336     }
2337   }
2338
2339   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2340   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2341   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2342   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2343   // Ignore dbg intrinsics.
2344   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2345     ++BBI;
2346   if (&*BBI != BI)
2347     return false;
2348
2349
2350   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2351     if (CE->canTrap())
2352       return false;
2353
2354   int PBIOp, BIOp;
2355   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2356     PBIOp = BIOp = 0;
2357   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2358     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2359   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2360     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2361   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2362     PBIOp = BIOp = 1;
2363   else
2364     return false;
2365
2366   // Check to make sure that the other destination of this branch
2367   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2368   // keep getting unwound.
2369   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2370     return false;
2371
2372   // Do not perform this transformation if it would require
2373   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2374   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2375
2376   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2377   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2378   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2379
2380   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2381   unsigned NumPhis = 0;
2382   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2383        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2384     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2385       return false;
2386
2387     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2388     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2389     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2390       if (CE->canTrap())
2391         return false;
2392
2393     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2394     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2395     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2396       if (CE->canTrap())
2397         return false;
2398   }
2399
2400   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2401   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2402
2403   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2404                << "AND: " << *BI->getParent());
2405
2406
2407   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2408   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2409   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2410   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2411   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2412   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2413   // infinite loop with no cond branch.
2414   if (OtherDest == BB) {
2415     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2416     // or it won't matter if it's hot. :)
2417     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2418                                                   "infloop", BB->getParent());
2419     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2420     OtherDest = InfLoopBlock;
2421   }
2422
2423   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2424
2425   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2426   // it alone, but modify PBI.
2427
2428   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2429   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2430   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2431   if (PBIOp)
2432     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2433
2434   Value *BICond = BI->getCondition();
2435   if (BIOp)
2436     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2437
2438   // Merge the conditions.
2439   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2440
2441   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2442   PBI->setCondition(Cond);
2443   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2444   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2445
2446   // Update branch weight for PBI.
2447   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2448   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2449                                               PredFalseWeight);
2450   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2451                                               SuccFalseWeight);
2452   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2453     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2454     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2455     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2456     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2457     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2458     //                                    PredOther * SuccCommon.
2459     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2460     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2461     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2462                          PredOther * SuccCommon);
2463     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2464     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2465     FitWeights(NewWeights);
2466
2467     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2468     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2469                      MDBuilder(BI->getContext()).
2470                      createBranchWeights(MDWeights));
2471   }
2472
2473   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2474   // block that are identical to the entries for BI's block.
2475   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2476
2477   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2478   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2479   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2480   // them agree.
2481   PHINode *PN;
2482   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2483        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2484     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2485     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2486     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2487     if (BIV != PBIV) {
2488       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2489       Value *NV = cast<SelectInst>
2490         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2491       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2492     }
2493   }
2494
2495   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2496   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2497
2498   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2499   // one fewer predecessor.
2500   return true;
2501 }
2502
2503 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2504 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2505 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2506 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2507 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2508 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2509                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2510                                        uint32_t TrueWeight,
2511                                        uint32_t FalseWeight){
2512   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2513   // First, figure out which successors to preserve.
2514   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2515   // successor.
2516   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2517   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2518
2519   // Then remove the rest.
2520   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2521     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2522     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2523     if (Succ == KeepEdge1)
2524       KeepEdge1 = nullptr;
2525     else if (Succ == KeepEdge2)
2526       KeepEdge2 = nullptr;
2527     else
2528       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2529   }
2530
2531   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2532   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2533
2534   // Insert an appropriate new terminator.
2535   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2536     if (TrueBB == FalseBB)
2537       // We were only looking for one successor, and it was present.
2538       // Create an unconditional branch to it.
2539       Builder.CreateBr(TrueBB);
2540     else {
2541       // We found both of the successors we were looking for.
2542       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2543       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2544       if (TrueWeight != FalseWeight)
2545         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2546                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2547                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2548     }
2549   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2550     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2551     // terminator must be unreachable.
2552     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2553   } else {
2554     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2555     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2556     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2557     if (!KeepEdge1)
2558       // Only TrueBB was found.
2559       Builder.CreateBr(TrueBB);
2560     else
2561       // Only FalseBB was found.
2562       Builder.CreateBr(FalseBB);
2563   }
2564
2565   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2566   return true;
2567 }
2568
2569 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2570 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2571 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2572 // unconditional otherwise.
2573 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2574   // Check for constant integer values in the select.
2575   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2576   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2577   if (!TrueVal || !FalseVal)
2578     return false;
2579
2580   // Find the relevant condition and destinations.
2581   Value *Condition = Select->getCondition();
2582   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2583   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2584
2585   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2586   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2587   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2588   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2589   if (HasWeights) {
2590     GetBranchWeights(SI, Weights);
2591     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2592       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2593                                      getSuccessorIndex()];
2594       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2595                                       getSuccessorIndex()];
2596     }
2597   }
2598
2599   // Perform the actual simplification.
2600   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2601                                     TrueWeight, FalseWeight);
2602 }
2603
2604 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2605 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2606 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2607 // with
2608 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2609 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2610   // Check that both operands of the select are block addresses.
2611   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2612   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2613   if (!TBA || !FBA)
2614     return false;
2615
2616   // Extract the actual blocks.
2617   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2618   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2619
2620   // Perform the actual simplification.
2621   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2622                                     0, 0);
2623 }
2624
2625 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2626 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2627 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2628 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2629 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2630 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2631 /// like:
2632 ///
2633 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2634 /// DEFAULT:
2635 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2636 ///   br label %end
2637 /// end:
2638 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2639 ///
2640 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2641 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2642 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2643     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2644     unsigned BonusInstThreshold, const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
2645   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2646
2647   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2648   // complex.
2649   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2650
2651   Value *V = ICI->getOperand(0);
2652   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2653
2654   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2655   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2656   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2657   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2658   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2659
2660   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2661   if (SI->getCondition() != V)
2662     return false;
2663
2664   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2665   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2666   // away.
2667   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2668     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2669     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2670     ICI->setOperand(0, VVal);
2671
2672     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2673       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2674       ICI->eraseFromParent();
2675     }
2676     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2677     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2678   }
2679
2680   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2681   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2682   // and zap it.
2683   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2684     Value *V;
2685     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2686       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2687     else
2688       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2689
2690     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2691     ICI->eraseFromParent();
2692     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2693     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2694   }
2695
2696   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2697   // the block.
2698   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2699   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2700   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2701       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2702     return false;
2703
2704   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2705   // true in the PHI.
2706   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2707   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2708
2709   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2710     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2711
2712   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2713   // false depending on if it is EQ or NE.
2714   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2715   ICI->eraseFromParent();
2716
2717   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2718   // the switch to the merge point on the compared value.
2719   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2720                                          BB->getParent(), BB);
2721   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2722   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2723   if (HasWeights) {
2724     GetBranchWeights(SI, Weights);
2725     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2726       // Split weight for default case to case for "Cst".
2727       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2728       Weights.push_back(Weights[0]);
2729
2730       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2731       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2732                       MDBuilder(SI->getContext()).
2733                       createBranchWeights(MDWeights));
2734     }
2735   }
2736   SI->addCase(Cst, NewBB);
2737
2738   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2739   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2740   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2741   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2742   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2743   return true;
2744 }
2745
2746 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2747 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2748 /// fold it into a switch instruction if so.
2749 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2750                                       IRBuilder<> &Builder) {
2751   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2752   if (!Cond) return false;
2753
2754
2755   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2756   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2757   // 'setne's and'ed together, collect them.
2758   Value *CompVal = nullptr;
2759   std::vector<ConstantInt*> Values;
2760   bool TrueWhenEqual = true;
2761   Value *ExtraCase = nullptr;
2762   unsigned UsedICmps = 0;
2763
2764   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2765     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, true,
2766                                      UsedICmps);
2767   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2768     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, false,
2769                                      UsedICmps);
2770     TrueWhenEqual = false;
2771   }
2772
2773   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2774   if (!CompVal) return false;
2775
2776   // Avoid turning single icmps into a switch.
2777   if (UsedICmps <= 1)
2778     return false;
2779
2780   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2781   // instruction can't handle, remove them now.
2782   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2783   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2784
2785   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2786   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2787   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2788
2789   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2790   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2791
2792   // Figure out which block is which destination.
2793   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2794   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2795   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2796
2797   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2798
2799   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2800                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2801
2802   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2803   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2804   // right before the condbr to handle it.
2805   if (ExtraCase) {
2806     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2807     // Remove the uncond branch added to the old block.
2808     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2809     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2810
2811     if (TrueWhenEqual)
2812       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2813     else
2814       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2815
2816     OldTI->eraseFromParent();
2817
2818     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2819     // for the edge we just added.
2820     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2821
2822     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2823           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2824     BB = NewBB;
2825   }
2826
2827   Builder.SetInsertPoint(BI);
2828   // Convert pointer to int before we switch.
2829   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2830     assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2831     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2832                                      DL->getIntPtrType(CompVal->getType()),
2833                                      "magicptr");
2834   }
2835
2836   // Create the new switch instruction now.
2837   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2838
2839   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2840   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2841     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2842
2843   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2844   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2845   // the number of edges added.
2846   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2847        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2848     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2849     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2850     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2851       PN->addIncoming(InVal, BB);
2852   }
2853
2854   // Erase the old branch instruction.
2855   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2856
2857   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2858   return true;
2859 }
2860
2861 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2862   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2863   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2864   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2865   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2866   if (RI->getValue() != LPInst)
2867     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2868     // caused control to branch here.
2869     return false;
2870
2871   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2872   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2873   while (++I != E)
2874     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2875       return false;
2876
2877   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2878   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2879   bool Changed = false;
2880   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2881     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2882
2883     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2884       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2885       // the table.
2886       InvokeRequiresTableEntry = true;
2887       continue;
2888     }
2889
2890     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2891
2892     // Insert a call instruction before the invoke.
2893     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2894     Call->takeName(II);
2895     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2896     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2897     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2898
2899     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2900     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2901     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2902     // updated.
2903     II->replaceAllUsesWith(Call);
2904     BB->removePredecessor(II->getParent());
2905
2906     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2907     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2908
2909     // Finally, delete the invoke instruction!
2910     II->eraseFromParent();
2911     Changed = true;
2912   }
2913
2914   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2915     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2916     BB->eraseFromParent();
2917
2918   return Changed;
2919 }
2920
2921 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2922   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2923   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2924
2925   // Find predecessors that end with branches.
2926   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2927   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2928   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2929     BasicBlock *P = *PI;
2930     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2931     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2932       if (BI->isUnconditional())
2933         UncondBranchPreds.push_back(P);
2934       else
2935         CondBranchPreds.push_back(BI);
2936     }
2937   }
2938
2939   // If we found some, do the transformation!
2940   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2941     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2942       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2943       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2944             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2945       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2946     }
2947
2948     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2949     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2950       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2951       BB->eraseFromParent();
2952
2953     return true;
2954   }
2955
2956   // Check out all of the conditional branches going to this return
2957   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2958   // branch itself into a select/return pair.
2959   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2960     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2961
2962     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2963     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2964         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2965         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2966       return true;
2967   }
2968   return false;
2969 }
2970
2971 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2972   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2973
2974   bool Changed = false;
2975
2976   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2977   // be removed, do so.
2978   while (UI != BB->begin()) {
2979     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2980     --BBI;
2981     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2982     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2983     // operations may have this effect.
2984     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2985
2986     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2987       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2988         if (SI->isVolatile())
2989           break;
2990       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
2991         if (LI->isVolatile())
2992           break;
2993       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
2994         if (RMWI->isVolatile())
2995           break;
2996       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
2997         if (CXI->isVolatile())
2998           break;
2999       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3000                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3001         break;
3002       }
3003       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3004       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3005       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3006       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3007     }
3008
3009     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3010     if (!BBI->use_empty())
3011       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3012     BBI->eraseFromParent();
3013     Changed = true;
3014   }
3015
3016   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3017   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3018   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3019
3020   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3021   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3022     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3023     IRBuilder<> Builder(TI);
3024     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3025       if (BI->isUnconditional()) {
3026         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3027           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3028           TI->eraseFromParent();
3029           Changed = true;
3030         }
3031       } else {
3032         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3033           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3034           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3035         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3036           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3037           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3038           Changed = true;
3039         }
3040       }
3041     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3042       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3043            i != e; ++i)
3044         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3045           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3046           SI->removeCase(i);
3047           --i; --e;
3048           Changed = true;
3049         }
3050       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3051       // destination and make it the default.
3052       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3053         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3054         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3055              i != e; ++i) {
3056           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3057               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3058           if (entry.first == 0) {
3059             entry.first = 1;
3060             entry.second = i.getCaseIndex();
3061           } else {
3062             entry.first++;
3063           }
3064         }
3065
3066         // Find the most popular block.
3067         unsigned MaxPop = 0;
3068         unsigned MaxIndex = 0;
3069         BasicBlock *MaxBlock = nullptr;
3070         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3071              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3072           if (I->second.first > MaxPop ||
3073               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3074             MaxPop = I->second.first;
3075             MaxIndex = I->second.second;
3076             MaxBlock = I->first;
3077           }
3078         }
3079         if (MaxBlock) {
3080           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3081           // edges to it.
3082           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3083           Changed = true;
3084
3085           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3086           // it.
3087           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3088             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3089               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3090
3091           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3092                i != e; ++i)
3093             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3094               SI->removeCase(i);
3095               --i; --e;
3096             }
3097         }
3098       }
3099     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3100       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3101         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3102         // place to note that the call does not throw though.
3103         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3104         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3105
3106         // Insert the call now...
3107         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3108         Builder.SetInsertPoint(BI);
3109         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3110                                           Args, II->getName());
3111         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3112         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3113         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3114         II->replaceAllUsesWith(CI);
3115         delete II;
3116         Changed = true;
3117       }
3118     }
3119   }
3120
3121   // If this block is now dead, remove it.
3122   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3123       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3124     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3125     BB->eraseFromParent();
3126     return true;
3127   }
3128
3129   return Changed;
3130 }
3131
3132 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3133 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3134 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3135   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3136
3137   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3138   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3139   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3140   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3141   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3142   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3143     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3144       return false;
3145     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3146   }
3147   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3148
3149   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3150   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3151   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3152     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3153       return false;
3154   }
3155
3156   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3157   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3158
3159   Value *Sub = SI->getCondition();
3160   if (!Offset->isNullValue())
3161     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3162   Value *Cmp;
3163   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3164   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3165     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3166   else
3167     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3168   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3169       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3170
3171   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3172   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3173   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3174   if (HasWeights) {
3175     GetBranchWeights(SI, Weights);
3176     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3177       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3178       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3179       // bits.
3180       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3181       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3182         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3183       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3184                          MDBuilder(SI->getContext()).
3185                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3186                                              (uint32_t)Weights[0]));
3187     }
3188   }
3189
3190   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3191   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3192        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3193     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3194       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3195   }
3196   SI->eraseFromParent();
3197
3198   return true;
3199 }
3200
3201 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3202 /// and use it to remove dead cases.
3203 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, const DataLayout *DL,
3204                                      AssumptionTracker *AT) {
3205   Value *Cond = SI->getCondition();
3206   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3207   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3208   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AT, SI);
3209
3210   // Gather dead cases.
3211   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3212   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3213     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3214         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3215       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3216       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3217                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3218     }
3219   }
3220
3221   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3222   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3223   if (HasWeight) {
3224     GetBranchWeights(SI, Weights);
3225     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3226   }
3227
3228   // Remove dead cases from the switch.
3229   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3230     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3231     assert(Case != SI->case_default() &&
3232            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3233     if (HasWeight) {
3234       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3235       Weights.pop_back();
3236     }
3237
3238     // Prune unused values from PHI nodes.
3239     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3240     SI->removeCase(Case);
3241   }
3242   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3243     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3244     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3245                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3246                     createBranchWeights(MDWeights));
3247   }
3248
3249   return !DeadCases.empty();
3250 }
3251
3252 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3253 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3254 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3255 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3256 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3257 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3258                                               BasicBlock *BB,
3259                                               int *PhiIndex) {
3260   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3261     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3262   if (!BB->getSinglePredecessor())
3263     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3264
3265   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3266   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3267     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3268
3269   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3270
3271   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3272   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3273     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3274     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3275
3276     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3277     if (InValue != CaseValue) continue;
3278
3279     *PhiIndex = Idx;
3280     return PHI;
3281   }
3282
3283   return nullptr;
3284 }
3285
3286 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3287 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3288 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3289 /// Returns true if a change is made.
3290 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3291   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3292   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3293
3294   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3295     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3296     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3297
3298     int PhiIndex;
3299     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3300                                                  &PhiIndex);
3301     if (!PHI) continue;
3302
3303     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3304   }
3305
3306   bool Changed = false;
3307
3308   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3309        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3310     PHINode *Phi = I->first;
3311     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3312
3313     if (Indexes.size() < 2) continue;
3314
3315     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3316       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3317     Changed = true;
3318   }
3319
3320   return Changed;
3321 }
3322
3323 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3324 /// initializing an array of constants like C.
3325 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3326   if (C->isThreadDependent())
3327     return false;
3328   if (C->isDLLImportDependent())
3329     return false;
3330
3331   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3332     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3333
3334   return isa<ConstantFP>(C) ||
3335       isa<ConstantInt>(C) ||
3336       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3337       isa<GlobalValue>(C) ||
3338       isa<UndefValue>(C);
3339 }
3340
3341 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3342 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3343 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3344                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3345   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3346     return C;
3347   return ConstantPool.lookup(V);
3348 }
3349
3350 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3351 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3352 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3353 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3354 static Constant *
3355 ConstantFold(Instruction *I,
3356              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool,
3357              const DataLayout *DL) {
3358   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3359     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3360     if (!A)
3361       return nullptr;
3362     if (A->isAllOnesValue())
3363       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3364     if (A->isNullValue())
3365       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3366     return nullptr;
3367   }
3368
3369   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3370   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3371     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3372       COps.push_back(A);
3373     else
3374       return nullptr;
3375   }
3376
3377   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I))
3378     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3379                                            COps[1], DL);
3380
3381   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3382 }
3383
3384 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3385 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3386 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3387 /// case), of a switch instruction SI.
3388 static bool
3389 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3390                ConstantInt *CaseVal,
3391                BasicBlock *CaseDest,
3392                BasicBlock **CommonDest,
3393                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *> > &Res,
3394                const DataLayout *DL) {
3395   // The block from which we enter the common destination.
3396   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3397
3398   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3399   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3400   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3401   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3402   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3403        ++I) {
3404     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3405       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3406       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3407         return false;
3408       Pred = CaseDest;
3409       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3410     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3411       // Skip debug intrinsic.
3412       continue;
3413     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool, DL)) {
3414       // Instruction is side-effect free and constant.
3415       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3416     } else {
3417       break;
3418     }
3419   }
3420
3421   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3422   if (!*CommonDest)
3423     *CommonDest = CaseDest;
3424   // If the destination isn't the common one, abort.
3425   if (CaseDest != *CommonDest)
3426     return false;
3427
3428   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3429   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3430   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3431     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3432     if (Idx == -1)
3433       continue;
3434
3435     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3436                                         ConstantPool);
3437     if (!ConstVal)
3438       return false;
3439
3440     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3441     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3442     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3443     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3444     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3445
3446     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3447     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3448       return false;
3449
3450     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3451   }
3452
3453   return Res.size() > 0;
3454 }
3455
3456 namespace {
3457   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3458   /// to replace a switch.
3459   class SwitchLookupTable {
3460   public:
3461     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3462     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3463     /// table.
3464     SwitchLookupTable(Module &M,
3465                       uint64_t TableSize,
3466                       ConstantInt *Offset,
3467              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3468                       Constant *DefaultValue,
3469                       const DataLayout *DL);
3470
3471     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3472     /// the position given by Index in the lookup table.
3473     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3474
3475     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3476     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3477     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3478                                    uint64_t TableSize,
3479                                    const Type *ElementType);
3480
3481   private:
3482     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3483     // different ways.
3484     enum {
3485       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3486       // store that single value and return it for each lookup.
3487       SingleValueKind,
3488
3489       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3490       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3491       // shift and mask operations.
3492       BitMapKind,
3493
3494       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3495       // instructions from the table.
3496       ArrayKind
3497     } Kind;
3498
3499     // For SingleValueKind, this is the single value.
3500     Constant *SingleValue;
3501
3502     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3503     ConstantInt *BitMap;
3504     IntegerType *BitMapElementTy;
3505
3506     // For ArrayKind, this is the array.
3507     GlobalVariable *Array;
3508   };
3509 }
3510
3511 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3512                                      uint64_t TableSize,
3513                                      ConstantInt *Offset,
3514              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3515                                      Constant *DefaultValue,
3516                                      const DataLayout *DL)
3517     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3518       Array(nullptr) {
3519   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3520   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3521
3522   // If all values in the table are equal, this is that value.
3523   SingleValue = Values.begin()->second;
3524
3525   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3526
3527   // Build up the table contents.
3528   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3529   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3530     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3531     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3532     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3533
3534     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3535                    .getLimitedValue();
3536     TableContents[Idx] = CaseRes;
3537
3538     if (CaseRes != SingleValue)
3539       SingleValue = nullptr;
3540   }
3541
3542   // Fill in any holes in the table with the default result.
3543   if (Values.size() < TableSize) {
3544     assert(DefaultValue &&
3545            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3546     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3547     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3548       if (!TableContents[I])
3549         TableContents[I] = DefaultValue;
3550     }
3551
3552     if (DefaultValue != SingleValue)
3553       SingleValue = nullptr;
3554   }
3555
3556   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3557   // that single value.
3558   if (SingleValue) {
3559     Kind = SingleValueKind;
3560     return;
3561   }
3562
3563   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3564   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3565     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3566     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3567     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3568       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3569       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3570       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3571         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3572         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3573       }
3574     }
3575     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3576     BitMapElementTy = IT;
3577     Kind = BitMapKind;
3578     ++NumBitMaps;
3579     return;
3580   }
3581
3582   // Store the table in an array.
3583   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3584   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3585
3586   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3587                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3588                              Initializer,
3589                              "switch.table");
3590   Array->setUnnamedAddr(true);
3591   Kind = ArrayKind;
3592 }
3593
3594 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3595   switch (Kind) {
3596     case SingleValueKind:
3597       return SingleValue;
3598     case BitMapKind: {
3599       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3600       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3601
3602       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3603       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3604       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3605       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3606
3607       // Multiply the shift amount by the element width.
3608       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3609                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3610                                    "switch.shiftamt");
3611
3612       // Shift down.
3613       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3614                                               "switch.downshift");
3615       // Mask off.
3616       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3617                                  "switch.masked");
3618     }
3619     case ArrayKind: {
3620       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3621       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3622       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3623                                 ->getArrayNumElements();
3624       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3625         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3626                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3627                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3628                                    "switch.tableidx.zext");
3629
3630       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3631       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3632                                              "switch.gep");
3633       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3634     }
3635   }
3636   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3637 }
3638
3639 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3640                                            uint64_t TableSize,
3641                                            const Type *ElementType) {
3642   if (!DL)
3643     return false;
3644   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3645   if (!IT)
3646     return false;
3647   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3648   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3649
3650   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3651   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3652     return false;
3653   return DL->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3654 }
3655
3656 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3657 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3658 /// types of the results.
3659 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3660                                    uint64_t TableSize,
3661                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3662                                    const DataLayout *DL,
3663                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3664   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3665     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3666
3667   bool AllTablesFitInRegister = true;
3668   bool HasIllegalType = false;
3669   for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
3670        E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
3671     Type *Ty = I->second;
3672
3673     // Saturate this flag to true.
3674     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3675
3676     // Saturate this flag to false.
3677     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3678       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
3679
3680     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3681     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3682     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3683     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3684       break;
3685   }
3686
3687   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3688   if (AllTablesFitInRegister)
3689     return true;
3690
3691   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3692   if (HasIllegalType)
3693     return false;
3694
3695   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3696   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3697   // FIXME: Find the best cut-off.
3698   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3699 }
3700
3701 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3702 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3703 /// replace the switch with lookup tables.
3704 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3705                                 IRBuilder<> &Builder,
3706                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3707                                 const DataLayout* DL) {
3708   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3709
3710   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3711   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3712     return false;
3713
3714   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3715   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3716
3717   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3718   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3719   // string and lookup indices into that.
3720
3721   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
3722   // faster, so we don't analyze them.
3723   if (SI->getNumCases() < 3)
3724     return false;
3725
3726   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3727   // common destination, as well as the the min and max case values.
3728   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3729   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3730   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3731   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3732
3733   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3734   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3735   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3736   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3737   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3738   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3739
3740   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3741     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3742     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3743       MinCaseVal = CaseVal;
3744     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3745       MaxCaseVal = CaseVal;
3746
3747     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3748     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3749     ResultsTy Results;
3750     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
3751                         Results, DL))
3752       return false;
3753
3754     // Append the result from this case to the list for each phi.
3755     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3756       if (!ResultLists.count(I->first))
3757         PHIs.push_back(I->first);
3758       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3759     }
3760   }
3761
3762   // Keep track of the result types.
3763   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3764     PHINode *PHI = PHIs[I];
3765     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
3766   }
3767
3768   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
3769   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3770   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3771   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
3772
3773   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
3774   // or a bitmask that fits in a register.
3775   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3776   bool HasDefaultResults = false;
3777   if (TableHasHoles) {
3778     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
3779                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
3780   }
3781   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
3782   if (NeedMask) {
3783     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
3784     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
3785       return false;
3786     if (!(DL && DL->fitsInLegalInteger(TableSize)))
3787       return false;
3788   }
3789
3790   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3791     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3792     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3793     DefaultResults[PHI] = Result;
3794   }
3795
3796   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
3797     return false;
3798
3799   // Create the BB that does the lookups.
3800   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3801   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3802                                             "switch.lookup",
3803                                             CommonDest->getParent(),
3804                                             CommonDest);
3805
3806   // Compute the table index value.
3807   Builder.SetInsertPoint(SI);
3808   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3809                                         "switch.tableidx");
3810
3811   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
3812   // switching upon.
3813   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3814   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
3815   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
3816          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
3817          "representable value of its input integer type's size.");
3818
3819   // If we have a fully covered lookup table, unconditionally branch to the
3820   // lookup table BB. Otherwise, check if the condition value is within the case
3821   // range. If it is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default
3822   // destination.
3823   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
3824   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
3825     Builder.CreateBr(LookupBB);
3826     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
3827     // do not delete PHINodes here.
3828     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
3829                                             true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
3830   } else {
3831     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3832                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
3833     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3834   }
3835
3836   // Populate the BB that does the lookups.
3837   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3838
3839   if (NeedMask) {
3840     // Before doing the lookup we do the hole check.
3841     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
3842     // and we create a new LookupBB.
3843     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
3844     MaskBB->setName("switch.hole_check");
3845     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3846                                   "switch.lookup",
3847                                   CommonDest->getParent(),
3848                                   CommonDest);
3849
3850     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
3851     APInt MaskInt(TableSize, 0);
3852     APInt One(TableSize, 1);
3853     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
3854     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
3855       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
3856                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
3857       MaskInt |= One << Idx;
3858     }
3859     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
3860
3861     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
3862     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
3863     // else continue with table lookup.
3864     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
3865     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
3866                                                  "switch.maskindex");
3867     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
3868                                         "switch.shifted");
3869     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
3870                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
3871                                        "switch.lobit");
3872     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3873
3874     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3875     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
3876   }
3877
3878   bool ReturnedEarly = false;
3879   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3880     PHINode *PHI = PHIs[I];
3881
3882     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
3883     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
3884     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
3885                             DV, DL);
3886
3887     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
3888
3889     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
3890     // do that right here.
3891     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
3892         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
3893       Builder.CreateRet(Result);
3894       ReturnedEarly = true;
3895       break;
3896     }
3897
3898     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
3899   }
3900
3901   if (!ReturnedEarly)
3902     Builder.CreateBr(CommonDest);
3903
3904   // Remove the switch.
3905   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3906     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3907
3908     if (Succ == SI->getDefaultDest())
3909       continue;
3910     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
3911   }
3912   SI->eraseFromParent();
3913
3914   ++NumLookupTables;
3915   if (NeedMask)
3916     ++NumLookupTablesHoles;
3917   return true;
3918 }
3919
3920 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3921   BasicBlock *BB = SI->getParent();
3922
3923   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
3924     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3925     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
3926     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3927       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
3928         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3929
3930     Value *Cond = SI->getCondition();
3931     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
3932       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
3933         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3934
3935     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
3936     // away into any preds.
3937     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3938     // Ignore dbg intrinsics.
3939     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3940       ++BBI;
3941     if (SI == &*BBI)
3942       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
3943         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3944   }
3945
3946   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
3947   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
3948     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3949
3950   // Remove unreachable cases.
3951   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, DL, AT))
3952     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3953
3954   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
3955     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3956
3957   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
3958     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3959
3960   return false;
3961 }
3962
3963 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
3964   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
3965   bool Changed = false;
3966
3967   // Eliminate redundant destinations.
3968   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
3969   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
3970     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
3971     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
3972       Dest->removePredecessor(BB);
3973       IBI->removeDestination(i);
3974       --i; --e;
3975       Changed = true;
3976     }
3977   }
3978
3979   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
3980     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
3981     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
3982     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3983     return true;
3984   }
3985
3986   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
3987     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
3988     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
3989     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3990     return true;
3991   }
3992
3993   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
3994     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
3995       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
3996   }
3997   return Changed;
3998 }
3999
4000 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4001   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4002
4003   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4004     return true;
4005
4006   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4007   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4008   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4009       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4010     return true;
4011
4012   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4013   // against a constant, try to simplify the block.
4014   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4015     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4016       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4017         ;
4018       if (I->isTerminator() &&
4019           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI,
4020                                                 BonusInstThreshold, DL, AT))
4021         return true;
4022     }
4023
4024   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4025   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4026   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4027   // for PHI nodes in common successor.
4028   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4029     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4030   return false;
4031 }
4032
4033
4034 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4035   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4036
4037   // Conditional branch
4038   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4039     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4040     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4041     // switch.
4042     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4043       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4044         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4045
4046     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4047     // Ignore dbg intrinsics.
4048     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4049     // Ignore dbg intrinsics.
4050     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4051       ++I;
4052     if (&*I == BI) {
4053       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4054         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4055     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4056       ++I;
4057       // Ignore dbg intrinsics.
4058       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4059         ++I;
4060       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4061         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4062     }
4063   }
4064
4065   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4066   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, DL, Builder))
4067     return true;
4068
4069   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4070   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4071   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4072   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4073     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4074
4075   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4076   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4077   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4078   // can hoist it up to the branching block.
4079   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4080     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4081       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
4082         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4083     } else {
4084       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4085       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4086       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4087       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4088           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4089         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
4090           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4091     }
4092   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4093     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4094     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4095     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4096     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4097         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4098       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
4099         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4100   }
4101
4102   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4103   // through this block if any PHI node entries are constants.
4104   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4105     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4106       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4107         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4108
4109   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4110   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4111     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4112       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4113         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4114           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4115
4116   return false;
4117 }
4118
4119 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4120 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4121   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4122   if (!C)
4123     return false;
4124
4125   if (I->use_empty())
4126     return false;
4127
4128   if (C->isNullValue()) {
4129     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4130     User *Use = *I->user_begin();
4131
4132     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4133     // control flow (eg. calls)
4134     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4135       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4136         return false;
4137
4138     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4139     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4140       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4141         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4142
4143     // Look through bitcasts.
4144     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4145       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4146
4147     // Load from null is undefined.
4148     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4149       if (!LI->isVolatile())
4150         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4151
4152     // Store to null is undefined.
4153     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4154       if (!SI->isVolatile())
4155         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4156   }
4157   return false;
4158 }
4159
4160 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4161 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4162 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4163   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4164        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4165     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4166       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4167         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4168         IRBuilder<> Builder(T);
4169         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4170           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4171           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4172           // destination from conditional branches.
4173           if (BI->isUnconditional())
4174             Builder.CreateUnreachable();
4175           else
4176             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4177                                                          BI->getSuccessor(0));
4178           BI->eraseFromParent();
4179           return true;
4180         }
4181         // TODO: SwitchInst.
4182       }
4183
4184   return false;
4185 }
4186
4187 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4188   bool Changed = false;
4189
4190   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4191   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4192
4193   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4194   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4195   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4196        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4197       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4198     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4199     DeleteDeadBlock(BB);
4200     return true;
4201   }
4202
4203   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4204   // away...
4205   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4206
4207   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4208   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4209
4210   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4211   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4212
4213   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4214   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4215   // if there are no PHI nodes.
4216   //
4217   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4218     return true;
4219
4220   IRBuilder<> Builder(BB);
4221
4222   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4223   // eliminate it, do so now.
4224   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4225     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4226       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, DL);
4227
4228   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4229   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4230     if (BI->isUnconditional()) {
4231       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4232     } else {
4233       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4234     }
4235   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4236     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4237   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4238     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4239   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4240     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4241   } else if (UnreachableInst *UI =
4242                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4243     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4244   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4245                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4246     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4247   }
4248
4249   return Changed;
4250 }
4251
4252 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4253 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4254 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4255 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4256 ///
4257 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4258                        unsigned BonusInstThreshold,
4259                        const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
4260   return SimplifyCFGOpt(TTI, BonusInstThreshold, DL, AT).run(BB);
4261 }