cfc897cad3bd5da13dd959c9561a58c2b2bf1e73
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/Support/CFG.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include <algorithm>
36 #include <set>
37 #include <map>
38 using namespace llvm;
39
40 static cl::opt<bool>
41 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
42        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
43
44 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
45
46 namespace {
47 class SimplifyCFGOpt {
48   const TargetData *const TD;
49
50   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
51   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
52     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
53   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
54                                                      BasicBlock *Pred);
55   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
56
57   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
58   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
59   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
60   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
61   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
62   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
63   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
64
65 public:
66   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
67   bool run(BasicBlock *BB);
68 };
69 }
70
71 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
72 /// terminator instructions together.
73 ///
74 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
75   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
76   
77   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
78   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
79   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
80   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
81   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
82   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
83   
84   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
85     if (SI1Succs.count(*I))
86       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
87            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
88         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
89         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
90             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
91           return false;
92       }
93         
94   return true;
95 }
96
97 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
98 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
99 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
100 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
101 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
102                                   BasicBlock *ExistPred) {
103   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
104   
105   PHINode *PN;
106   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
107        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
108     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
109 }
110
111
112 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
113 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
114 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
115 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
116 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
117 /// be entered if the condition is false.
118 ///
119 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
120 /// instructions in them.
121 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
122                              BasicBlock *&IfFalse) {
123   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
124   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
125          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
126   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
127   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
128
129   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
130   // branches if possible anyway.
131   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
132   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
133   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
134     return 0;
135
136   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
137   // either are.
138   if (Pred2Br->isConditional()) {
139     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
140     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
141     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
142     // probably not profitable.
143     if (Pred1Br->isConditional())
144       return 0;
145
146     std::swap(Pred1, Pred2);
147     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
148   }
149
150   if (Pred1Br->isConditional()) {
151     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
152     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
153     // doesn't dominate BB.
154     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
155       return 0;
156     
157     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
158     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
159     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
160         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
161       IfTrue = Pred1;
162       IfFalse = Pred2;
163     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
164                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
165       IfTrue = Pred2;
166       IfFalse = Pred1;
167     } else {
168       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
169       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
170       return 0;
171     }
172
173     return Pred1Br->getCondition();
174   }
175
176   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
177   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
178   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
179   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
180   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
181     return 0;
182
183   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
184   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
185   if (BI == 0) return 0;
186   
187   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
188   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
189     IfTrue = Pred1;
190     IfFalse = Pred2;
191   } else {
192     IfTrue = Pred2;
193     IfFalse = Pred1;
194   }
195   return BI->getCondition();
196 }
197
198 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
199 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
200 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
201 /// which works well enough for us.
202 ///
203 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
204 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
205 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
206 /// and true is returned.
207 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
208                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts) {
209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
210   if (!I) {
211     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
212     // can be executed unconditionally.
213     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
214       if (C->canTrap())
215         return false;
216     return true;
217   }
218   BasicBlock *PBB = I->getParent();
219
220   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
221   // the bottom of this block.
222   if (PBB == BB) return false;
223
224   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
225   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
226   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
227   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
228   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
229     return true;
230
231   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
232   // instructions in the 'if region'.
233   if (AggressiveInsts == 0) return false;
234   
235   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
236   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
237   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
238   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
239     return false;
240
241   switch (I->getOpcode()) {
242   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
243   case Instruction::Load:
244     // We have to check to make sure there are no instructions before the
245     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
246     // predecessor.
247     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
248       return false;
249     break;
250   case Instruction::GetElementPtr:
251     // GEPs are cheap if all indices are constant.
252     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
253       return false;
254     break;
255   case Instruction::Add:
256   case Instruction::Sub:
257   case Instruction::And:
258   case Instruction::Or:
259   case Instruction::Xor:
260   case Instruction::Shl:
261   case Instruction::LShr:
262   case Instruction::AShr:
263   case Instruction::ICmp:
264     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
265   }
266
267   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
268   // defined in the conditional region.
269   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
270     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
271       return false;
272   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
273   AggressiveInsts->insert(I);
274   return true;
275 }
276
277 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
278 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
279 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
280   // Normal constant int.
281   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
282   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
283     return CI;
284
285   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
286   // ConstantInt if possible.
287   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
288
289   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
290   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
291     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
292
293   // IntToPtr const int.
294   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
295     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
296       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
297         // The constant is very likely to have the right type already.
298         if (CI->getType() == PtrTy)
299           return CI;
300         else
301           return cast<ConstantInt>
302             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
303       }
304   return 0;
305 }
306
307 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
308 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
309 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
310 /// Values vector.
311 static Value *
312 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
313                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
314   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
315   if (I == 0) return 0;
316   
317   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
318   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
319     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
320       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
321         UsedICmps++;
322         Vals.push_back(C);
323         return I->getOperand(0);
324       }
325       
326       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
327       // the set.
328       ConstantRange Span =
329         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
330       
331       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
332       // x != 0 && x != 1.
333       if (!isEQ)
334         Span = Span.inverse();
335       
336       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
337       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
338           // We don't handle wrapped sets yet.
339           Span.isWrappedSet())
340         return 0;
341       
342       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
343         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
344       UsedICmps++;
345       return I->getOperand(0);
346     }
347     return 0;
348   }
349   
350   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
351   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
352     return 0;
353   
354   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
355   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
356   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
357                                           isEQ, UsedICmps)) {
358     unsigned NumVals = Vals.size();
359     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
360     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
361                                             isEQ, UsedICmps)) {
362       if (LHS == RHS)
363         return LHS;
364       Vals.resize(NumVals);
365       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
366     }
367
368     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
369     // set it and return success.
370     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
371       Extra = I->getOperand(1);
372       return LHS;
373     }
374     
375     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
376     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
377     return 0;
378   }
379   
380   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
381   // use LHS as Extra.
382   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
383     Value *OldExtra = Extra;
384     Extra = I->getOperand(0);
385     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
386                                             isEQ, UsedICmps))
387       return RHS;
388     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
389     Extra = OldExtra;
390   }
391   
392   return 0;
393 }
394       
395 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
396   Instruction* Cond = 0;
397   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
398     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
399   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
400     if (BI->isConditional())
401       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
402   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
403     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
404   }
405
406   TI->eraseFromParent();
407   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
408 }
409
410 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
411 /// to see if a value is equal to constant integer value.
412 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
413   Value *CV = 0;
414   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
415     // Do not permit merging of large switch instructions into their
416     // predecessors unless there is only one predecessor.
417     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
418                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
419       CV = SI->getCondition();
420   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
421     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
422       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
423         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
424              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
425             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
426           CV = ICI->getOperand(0);
427
428   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
429   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
430     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
431       CV = PTII->getOperand(0);
432   return CV;
433 }
434
435 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
436 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
437 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
438 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
439                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
440                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
441   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
442     Cases.reserve(SI->getNumCases());
443     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
444       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
445     return SI->getDefaultDest();
446   }
447
448   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
449   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
450   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
451                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
452                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
453   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
454 }
455
456
457 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
458 /// in the list that match the specified block.
459 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
460                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
461   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
462     if (Cases[i].second == BB) {
463       Cases.erase(Cases.begin()+i);
464       --i; --e;
465     }
466 }
467
468 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
469 /// well.
470 static bool
471 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
472               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
473   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
474
475   // Make V1 be smaller than V2.
476   if (V1->size() > V2->size())
477     std::swap(V1, V2);
478
479   if (V1->size() == 0) return false;
480   if (V1->size() == 1) {
481     // Just scan V2.
482     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
483     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
484       if (TheVal == (*V2)[i].first)
485         return true;
486   }
487
488   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
489   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
490   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
491   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
492   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
493     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
494       return true;
495     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
496       ++i1;
497     else
498       ++i2;
499   }
500   return false;
501 }
502
503 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
504 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
505 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
506 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
507 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
508 /// form of jump threading.
509 bool SimplifyCFGOpt::
510 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
511                                               BasicBlock *Pred) {
512   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
513   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
514
515   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
516   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
517   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
518
519   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
520   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
521   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
522                                                         PredCases);
523   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
524
525   // Find information about how control leaves this block.
526   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
527   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
528   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
529
530   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
531   // simplify TI based on this knowledge.
532   if (PredDef == TI->getParent()) {
533     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
534     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
535     // can simplify TI.
536     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
537       return false;
538     
539     if (isa<BranchInst>(TI)) {
540       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
541       // uncond br.
542       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
543       // Insert the new branch.
544       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
545       (void) NI;
546
547       // Remove PHI node entries for the dead edge.
548       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
549
550       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
551            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
552
553       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
554       return true;
555     }
556       
557     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
558     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
559     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
560     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
561       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
562
563     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
564                  << "Through successor TI: " << *TI);
565
566     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
567       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
568         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
569         SI->removeCase(i);
570       }
571
572     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
573     return true;
574   }
575   
576   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
577   // which value (or set of values) this is.
578   ConstantInt *TIV = 0;
579   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
580   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
581     if (PredCases[i].second == TIBB) {
582       if (TIV != 0)
583         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
584       TIV = PredCases[i].first;
585     }
586   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
587
588   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
589   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
590   BasicBlock *TheRealDest = 0;
591   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
592     if (ThisCases[i].first == TIV) {
593       TheRealDest = ThisCases[i].second;
594       break;
595     }
596
597   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
598   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
599
600   // Remove PHI node entries for dead edges.
601   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
602   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
603     if (*SI != CheckEdge)
604       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
605     else
606       CheckEdge = 0;
607
608   // Insert the new branch.
609   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
610   (void) NI;
611
612   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
613             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
614
615   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
616   return true;
617 }
618
619 namespace {
620   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
621   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
622   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
623   struct ConstantIntOrdering {
624     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
625       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
626     }
627   };
628 }
629
630 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
631   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
632   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
633   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
634     return 1;
635   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
636     return 0;
637   return -1;
638 }
639
640 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
641 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
642 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
643 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
644 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
645   BasicBlock *BB = TI->getParent();
646   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
647   assert(CV && "Not a comparison?");
648   bool Changed = false;
649
650   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
651   while (!Preds.empty()) {
652     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
653
654     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
655     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
656     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
657
658     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
659       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
660       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
661       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
662
663       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
664       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
665
666       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
667       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
668       // build.
669       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
670
671       if (PredDefault == BB) {
672         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
673         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
674         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
675         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
676           if (PredCases[i].second != BB)
677             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
678           else {
679             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
680             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
681             PredCases.pop_back();
682             --i; --e;
683           }
684
685         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
686         if (PredDefault != BBDefault) {
687           PredDefault->removePredecessor(Pred);
688           PredDefault = BBDefault;
689           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
690         }
691         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
692           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
693               BBCases[i].second != BBDefault) {
694             PredCases.push_back(BBCases[i]);
695             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
696           }
697
698       } else {
699         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
700         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
701         // activated.
702         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
703         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
704           if (PredCases[i].second == BB) {
705             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
706             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
707             PredCases.pop_back();
708             --i; --e;
709           }
710
711         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
712         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
713         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
714           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
715             // If this is one we are capable of getting...
716             PredCases.push_back(BBCases[i]);
717             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
718             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
719           }
720
721         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
722         // they must go to the default destination of TI.
723         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
724                                     PTIHandled.begin(),
725                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
726           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
727           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
728         }
729       }
730
731       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
732       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
733       // successors.
734       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
735         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
736
737       // Convert pointer to int before we switch.
738       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
739         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
740         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
741                               "magicptr", PTI);
742       }
743
744       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
745       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
746                                              PredCases.size(), PTI);
747       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
748         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
749
750       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
751
752       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
753       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
754       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
755       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
756       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
757         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
758           if (InfLoopBlock == 0) {
759             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
760             // or it won't matter if it's hot. :)
761             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
762                                               "infloop", BB->getParent());
763             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
764           }
765           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
766         }
767
768       Changed = true;
769     }
770   }
771   return Changed;
772 }
773
774 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
775 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
776 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
777 // to put the select in this case.
778 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
779                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
780   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
781     PHINode *PN;
782     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
783          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
784       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
785       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
786       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
787         return false;
788       }
789     }
790   }
791   return true;
792 }
793
794 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
795 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
796 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
797 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
798   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
799   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
800   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
801   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
802   // identical order.
803   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
804   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
805
806   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
807   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
808
809   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
810   // Skip debug info if it is not identical.
811   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
812   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
813   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
814     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
815       I1 = BB1_Itr++;
816     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
817       I2 = BB2_Itr++;
818   }
819   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
820       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
821     return false;
822
823   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
824   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
825
826   do {
827     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
828     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
829     if (isa<TerminatorInst>(I1))
830       goto HoistTerminator;
831
832     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
833     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
834     // the now redundant second instruction.
835     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
836     if (!I2->use_empty())
837       I2->replaceAllUsesWith(I1);
838     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
839     I2->eraseFromParent();
840
841     I1 = BB1_Itr++;
842     I2 = BB2_Itr++;
843     // Skip debug info if it is not identical.
844     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
845     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
846     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
847       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
848         I1 = BB1_Itr++;
849       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
850         I2 = BB2_Itr++;
851     }
852   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
853
854   return true;
855
856 HoistTerminator:
857   // It may not be possible to hoist an invoke.
858   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
859     return true;
860
861   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
862   Instruction *NT = I1->clone();
863   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
864   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
865     I1->replaceAllUsesWith(NT);
866     I2->replaceAllUsesWith(NT);
867     NT->takeName(I1);
868   }
869
870   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
871   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
872   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
873   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
874   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
875   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
876     PHINode *PN;
877     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
878          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
879       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
880       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
881       if (BB1V == BB2V) continue;
882       
883       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
884       // that determines the right value.
885       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
886       if (SI == 0)
887         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
888                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
889       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
890       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
891         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
892           PN->setIncomingValue(i, SI);
893     }
894   }
895
896   // Update any PHI nodes in our new successors.
897   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
898     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
899
900   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
901   return true;
902 }
903
904 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
905 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
906 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
907 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
908 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
909   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
910   // terminator) for now.
911   Instruction *HInst = NULL;
912   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
913   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
914        BBI != BBE; ++BBI) {
915     Instruction *I = BBI;
916     // Skip debug info.
917     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
918     if (I == Term) break;
919
920     if (HInst)
921       return false;
922     HInst = I;
923   }
924   if (!HInst)
925     return false;
926
927   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
928   Value *BrCond = BI->getCondition();
929   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
930     return false;
931
932   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
933   // to swap the select operands later.
934   bool Invert = false;
935   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
936     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
937     Invert = true;
938   }
939
940   // Turn
941   // BB:
942   //     %t1 = icmp
943   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
944   // BB1:
945   //     %t3 = add %t2, c
946   //     br label BB2
947   // BB2:
948   // =>
949   // BB:
950   //     %t1 = icmp
951   //     %t4 = add %t2, c
952   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
953   switch (HInst->getOpcode()) {
954   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
955   case Instruction::Add:
956   case Instruction::Sub:
957     // Not worth doing for vector ops.
958     if (HInst->getType()->isVectorTy())
959       return false;
960     break;
961   case Instruction::And:
962   case Instruction::Or:
963   case Instruction::Xor:
964   case Instruction::Shl:
965   case Instruction::LShr:
966   case Instruction::AShr:
967     // Don't mess with vector operations.
968     if (HInst->getType()->isVectorTy())
969       return false;
970     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
971   }
972   
973   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
974   if (HInst->use_empty()) {
975     HInst->eraseFromParent();
976     return true;
977   }
978
979   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
980   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
981   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
982   // select if the condition is false.
983   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
984   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
985   Value *FalseV = NULL;
986   
987   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
988   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
989        UI != E; ++UI) {
990     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
991     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
992     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
993     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
994       return false;
995     PHIUses.push_back(PN);
996     
997     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
998     if (!FalseV)
999       FalseV = PHIV;
1000     else if (FalseV != PHIV)
1001       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
1002   }
1003   
1004   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
1005
1006   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1007   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1008   // being sunk into the use block.
1009   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1010        i != e; ++i) {
1011     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1012     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1013         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1014       return false;
1015   }
1016
1017   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1018   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1019   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1020   if (InsertPos != BIParent->begin())
1021     --InsertPos;
1022   // Skip debug info between condition and branch.
1023   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1024     --InsertPos;
1025   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1026     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1027     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1028         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1029       BB1Insns.insert(BB1I);
1030     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1031         UI != UE; ++UI) {
1032       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1033       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1034       
1035       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1036       // branch instruction.
1037       InsertPos = BI;
1038       break;
1039     }
1040   } else
1041     InsertPos = BI;
1042   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1043
1044   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1045   // false value is the previously determined FalseV.
1046   SelectInst *SI;
1047   if (Invert)
1048     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1049                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1050   else
1051     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1052                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1053
1054   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1055   // "if" blocks.
1056   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1057     PHINode *PN = PHIUses[i];
1058     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1059       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1060         PN->setIncomingValue(j, SI);
1061   }
1062
1063   ++NumSpeculations;
1064   return true;
1065 }
1066
1067 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1068 /// across this block.
1069 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1070   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1071   unsigned Size = 0;
1072   
1073   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1074     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1075       continue;
1076     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1077     ++Size;
1078     
1079     // We can only support instructions that do not define values that are
1080     // live outside of the current basic block.
1081     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1082          UI != E; ++UI) {
1083       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1084       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1085     }
1086     
1087     // Looks ok, continue checking.
1088   }
1089
1090   return true;
1091 }
1092
1093 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1094 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1095 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1096 /// ultimate destination.
1097 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1098   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1099   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1100   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1101   // outside of the block.
1102   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1103     return false;
1104   
1105   // Degenerate case of a single entry PHI.
1106   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1107     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1108     return true;    
1109   }
1110
1111   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1112   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1113   
1114   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1115   // constants.
1116   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1117     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1118     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1119     
1120     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1121     // branch to RealDest.
1122     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1123     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1124     
1125     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1126     
1127     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1128     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1129     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1130     // the edge we are about to create.
1131     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1132                                             RealDest->getName()+".critedge",
1133                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1134     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1135     
1136     // Update PHI nodes.
1137     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1138
1139     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1140     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1141     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1142     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1143     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1144     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1145       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1146         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1147         continue;
1148       }
1149       // Clone the instruction.
1150       Instruction *N = BBI->clone();
1151       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1152       
1153       // Update operands due to translation.
1154       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1155            i != e; ++i) {
1156         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1157         if (PI != TranslateMap.end())
1158           *i = PI->second;
1159       }
1160       
1161       // Check for trivial simplification.
1162       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1163         TranslateMap[BBI] = V;
1164         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1165       } else {
1166         // Insert the new instruction into its new home.
1167         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1168         if (!BBI->use_empty())
1169           TranslateMap[BBI] = N;
1170       }
1171     }
1172
1173     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1174     // to EdgeBB instead.
1175     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1176     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1177       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1178         BB->removePredecessor(PredBB);
1179         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1180       }
1181     
1182     // Recurse, simplifying any other constants.
1183     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1184   }
1185
1186   return false;
1187 }
1188
1189 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1190 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1191 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1192   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1193   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1194   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1195   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1196   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1197   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1198   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1199   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1200   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1201   if (!IfCond ||
1202       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1203       isa<ConstantInt>(IfCond))
1204     return false;
1205   
1206   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1207   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1208   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1209   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1210   // fewer PHI nodes in this block.
1211   unsigned NumPhis = 0;
1212   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1213     if (NumPhis > 2)
1214       return false;
1215   
1216   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1217   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1218   // that need to be moved to the dominating block.
1219   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1220   
1221   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1222     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1223     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1224       PN->replaceAllUsesWith(V);
1225       PN->eraseFromParent();
1226       continue;
1227     }
1228     
1229     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1230         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1231       return false;
1232   }
1233   
1234   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1235   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1236   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1237   if (PN == 0) return true;
1238   
1239   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1240   // often be turned into switches and other things.
1241   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1242       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1243        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1244        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1245     return false;
1246   
1247   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1248   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1249   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1250   // worth promoting to select instructions.
1251   BasicBlock *DomBlock = 0;
1252   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1253   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1254   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1255     IfBlock1 = 0;
1256   } else {
1257     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1258     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1259       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1260         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1261         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1262         // flow, so the xform is not worth it.
1263         return false;
1264       }
1265   }
1266     
1267   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1268     IfBlock2 = 0;
1269   } else {
1270     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1271     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1272       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1273         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1274         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1275         // flow, so the xform is not worth it.
1276         return false;
1277       }
1278   }
1279   
1280   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1281                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1282       
1283   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1284   // do all of the PHI's now.
1285   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1286   
1287   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1288   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1289   if (IfBlock1)
1290     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1291                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1292                                    IfBlock1->getTerminator());
1293   if (IfBlock2)
1294     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1295                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1296                                    IfBlock2->getTerminator());
1297   
1298   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1299     // Change the PHI node into a select instruction.
1300     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1301     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1302     
1303     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1304     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1305     NV->takeName(PN);
1306     PN->eraseFromParent();
1307   }
1308   
1309   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1310   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1311   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1312   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1313   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1314   OldTI->eraseFromParent();
1315   return true;
1316 }
1317
1318 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1319 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1320 /// introducing a select if the return values disagree.
1321 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1322   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1323   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1324   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1325   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1326   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1327   
1328   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1329   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1330   // computation on one path or the other.
1331   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1332     return false;
1333   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1334     return false;
1335
1336   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1337   // there is no return value for this function, just change the
1338   // branch into a return.
1339   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1340     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1341     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1342     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1343     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1344     return true;
1345   }
1346     
1347   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1348   // so we can insert a new select instruction.
1349   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1350   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1351   
1352   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1353   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1354     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1355       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1356   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1357     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1358       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1359   
1360   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1361   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1362   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1363   // constant expression that prevents this transformation from being
1364   // safe.
1365   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1366     if (TCV->canTrap())
1367       return false;
1368   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1369     if (FCV->canTrap())
1370       return false;
1371   
1372   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1373   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1374   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1375   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1376   
1377   // Insert select instructions where needed.
1378   Value *BrCond = BI->getCondition();
1379   if (TrueValue) {
1380     // Insert a select if the results differ.
1381     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1382     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1383       TrueValue = FalseValue;
1384     } else {
1385       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1386                                      FalseValue, "retval", BI);
1387     }
1388   }
1389
1390   Value *RI = !TrueValue ?
1391               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1392               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1393   (void) RI;
1394       
1395   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1396                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1397                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1398       
1399   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1400
1401   return true;
1402 }
1403
1404 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1405 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1406 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1407 /// destination.
1408 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1409   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1410   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1411   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1412     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1413   return false;
1414
1415   SmallVector<DbgInfoIntrinsic *, 8> DbgValues;
1416   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1417   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1418   // must be at the front of the block.
1419   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1420   // Ignore dbg intrinsics.
1421   while (DbgInfoIntrinsic *DBI = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) {
1422     DbgValues.push_back(DBI);
1423     ++FrontIt;
1424   }
1425     
1426   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1427   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1428   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1429   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1430   Instruction *BonusInst = 0;
1431   if (&*FrontIt != Cond &&
1432       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1433       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1434     BonusInst = &*FrontIt;
1435     ++FrontIt;
1436   }
1437   
1438   // Ignore dbg intrinsics.
1439   while (DbgInfoIntrinsic *DBI = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) {
1440     DbgValues.push_back(DBI);
1441     ++FrontIt;
1442   }
1443
1444   // Only a single bonus inst is allowed.
1445   if (&*FrontIt != Cond)
1446     return false;
1447   
1448   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1449   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1450   // Ingore dbg intrinsics.
1451   while(DbgInfoIntrinsic *DBI = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) {
1452     DbgValues.push_back(DBI);
1453     ++CondIt;
1454   }
1455   if (&*CondIt != BI) {
1456     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1457     return false;
1458   }
1459
1460   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1461   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1462   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1463     if (CE->canTrap())
1464       return false;
1465   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1466     if (CE->canTrap())
1467       return false;
1468   
1469   
1470   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1471   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1472   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1473   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1474     return false;
1475
1476   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1477     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1478     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1479     
1480     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1481     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1482     // blocks.
1483     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1484         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1485       continue;
1486     
1487     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1488     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1489     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1490     // out-of-order core by speculating them earlier.
1491     if (BonusInst) {
1492       // Collect the values used by the bonus inst
1493       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1494       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1495            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1496         Value* V = *OI;
1497         if (!isa<Constant>(V))
1498           UsedValues.insert(V);
1499       }
1500
1501       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1502       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1503       
1504       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1505       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1506       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1507       while (!Worklist.empty()) {
1508         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1509         Worklist.pop_back();
1510         
1511         if (Pair.second >= 4) continue;
1512         UsedValues.erase(Pair.first);
1513         if (UsedValues.empty()) break;
1514         
1515         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1516           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1517                OI != OE; ++OI)
1518             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1519         }       
1520       }
1521       
1522       if (!UsedValues.empty()) return false;
1523     }
1524     
1525     Instruction::BinaryOps Opc;
1526     bool InvertPredCond = false;
1527
1528     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1529       Opc = Instruction::Or;
1530     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1531       Opc = Instruction::And;
1532     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1533       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1534     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1535       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1536     else
1537       continue;
1538
1539     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1540     
1541     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1542     if (InvertPredCond) {
1543       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1544       
1545       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1546         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1547         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1548       } else {
1549         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1550                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1551       }
1552       
1553       PBI->setCondition(NewCond);
1554       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1555       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1556       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1557       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1558     }
1559     
1560     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1561     Instruction *NewBonus = 0;
1562     if (BonusInst) {
1563       NewBonus = BonusInst->clone();
1564       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1565       NewBonus->takeName(BonusInst);
1566       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1567     }
1568     
1569     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1570     // two conditions together.
1571     Instruction *New = Cond->clone();
1572     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1573     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1574     New->takeName(Cond);
1575     Cond->setName(New->getName()+".old");
1576     
1577     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1578                                             New, "or.cond", PBI);
1579     PBI->setCondition(NewCond);
1580     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1581       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1582       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1583     }
1584     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1585       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1586       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1587     }
1588
1589     // Move dbg value intrinsics in PredBlock.
1590     for (SmallVector<DbgInfoIntrinsic *, 8>::iterator DBI = DbgValues.begin(),
1591            DBE = DbgValues.end(); DBI != DBE; ++DBI) {
1592       DbgInfoIntrinsic *DB = *DBI;
1593       DB->removeFromParent();
1594       DB->insertBefore(PBI);
1595     }
1596     return true;
1597   }
1598   return false;
1599 }
1600
1601 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1602 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1603 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1604 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1605 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1606   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1607   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1608
1609   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1610   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1611   // this conditional branch redundant.
1612   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1613       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1614     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1615     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1616     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1617       // Turn this into a branch on constant.
1618       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1619       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1620                                         CondIsTrue));
1621       return true;  // Nuke the branch on constant.
1622     }
1623     
1624     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1625     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1626     // simplifycfg will thread the block.
1627     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1628       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1629       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1630                                        std::distance(PB, PE),
1631                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1632                                        BB->begin());
1633       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1634       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1635       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1636       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1637         BasicBlock *P = *PI;
1638         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1639             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1640             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1641             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1642           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1643           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1644                                               CondIsTrue), P);
1645         } else {
1646           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1647         }
1648       }
1649       
1650       BI->setCondition(NewPN);
1651       return true;
1652     }
1653   }
1654   
1655   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1656   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1657   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1658   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1659   // Ignore dbg intrinsics.
1660   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1661     ++BBI;
1662   if (&*BBI != BI)
1663     return false;
1664
1665   
1666   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1667     if (CE->canTrap())
1668       return false;
1669   
1670   int PBIOp, BIOp;
1671   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1672     PBIOp = BIOp = 0;
1673   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1674     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1675   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1676     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1677   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1678     PBIOp = BIOp = 1;
1679   else
1680     return false;
1681     
1682   // Check to make sure that the other destination of this branch
1683   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1684   // keep getting unwound.
1685   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1686     return false;
1687     
1688   // Do not perform this transformation if it would require 
1689   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1690   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1691   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1692       
1693   unsigned NumPhis = 0;
1694   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1695        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1696     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1697       return false;
1698     
1699   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1700   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1701   
1702   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1703                << "AND: " << *BI->getParent());
1704   
1705   
1706   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1707   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1708   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1709   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1710   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1711   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1712   // infinite loop with no cond branch.
1713   if (OtherDest == BB) {
1714     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1715     // or it won't matter if it's hot. :)
1716     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1717                                                   "infloop", BB->getParent());
1718     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1719     OtherDest = InfLoopBlock;
1720   }  
1721   
1722   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1723   
1724   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1725   // it alone, but modify PBI.
1726   
1727   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1728   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1729   if (PBIOp)
1730     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1731                                         PBICond->getName()+".not",
1732                                         PBI);
1733   Value *BICond = BI->getCondition();
1734   if (BIOp)
1735     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1736                                        BICond->getName()+".not",
1737                                        PBI);
1738   // Merge the conditions.
1739   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1740   
1741   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1742   PBI->setCondition(Cond);
1743   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1744   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1745   
1746   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1747   // block that are identical to the entries for BI's block.
1748   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1749   
1750   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1751   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1752   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1753   // them agree.
1754   PHINode *PN;
1755   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1756        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1757     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1758     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1759     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1760     if (BIV != PBIV) {
1761       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1762       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1763                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1764       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1765     }
1766   }
1767   
1768   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1769   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1770   
1771   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1772   // one fewer predecessor.
1773   return true;
1774 }
1775
1776 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1777 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1778 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1779 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1780 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1781 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1782                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1783   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1784   // First, figure out which successors to preserve.
1785   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1786   // successor.
1787   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1788   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1789
1790   // Then remove the rest.
1791   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1792     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1793     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1794     if (Succ == KeepEdge1)
1795       KeepEdge1 = 0;
1796     else if (Succ == KeepEdge2)
1797       KeepEdge2 = 0;
1798     else
1799       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1800   }
1801
1802   // Insert an appropriate new terminator.
1803   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1804     if (TrueBB == FalseBB)
1805       // We were only looking for one successor, and it was present.
1806       // Create an unconditional branch to it.
1807       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1808     else
1809       // We found both of the successors we were looking for.
1810       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1811       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1812   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1813     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1814     // terminator must be unreachable.
1815     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1816   } else {
1817     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1818     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1819     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1820     if (KeepEdge1 == 0)
1821       // Only TrueBB was found.
1822       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1823     else
1824       // Only FalseBB was found.
1825       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1826   }
1827
1828   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1829   return true;
1830 }
1831
1832 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1833 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1834 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1835 // unconditional otherwise.
1836 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1837   // Check for constant integer values in the select.
1838   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1839   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1840   if (!TrueVal || !FalseVal)
1841     return false;
1842
1843   // Find the relevant condition and destinations.
1844   Value *Condition = Select->getCondition();
1845   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1846   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1847
1848   // Perform the actual simplification.
1849   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1850 }
1851
1852 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1853 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1854 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1855 // with
1856 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1857 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1858   // Check that both operands of the select are block addresses.
1859   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1860   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1861   if (!TBA || !FBA)
1862     return false;
1863
1864   // Extract the actual blocks.
1865   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1866   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1867
1868   // Perform the actual simplification.
1869   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1870 }
1871
1872 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1873 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1874 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1875 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1876 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1877 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1878 /// like:
1879 ///
1880 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1881 /// DEFAULT:
1882 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1883 ///   br label %end
1884 /// end:
1885 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1886 /// 
1887 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1888 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1889 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1890                                                   const TargetData *TD) {
1891   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1892   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1893   // complex.
1894   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1895
1896   Value *V = ICI->getOperand(0);
1897   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1898   
1899   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1900   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1901   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1902   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1903   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1904   
1905   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1906   if (SI->getCondition() != V)
1907     return false;
1908   
1909   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1910   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1911   // away.
1912   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1913     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1914     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1915     ICI->setOperand(0, VVal);
1916     
1917     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1918       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1919       ICI->eraseFromParent();
1920     }
1921     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1922     return SimplifyCFG(BB) | true;
1923   }
1924   
1925   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1926   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1927   // and zap it.
1928   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1929     Value *V;
1930     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1931       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1932     else
1933       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1934     
1935     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1936     ICI->eraseFromParent();
1937     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1938     return SimplifyCFG(BB) | true;
1939   }
1940   
1941   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1942   // the block.
1943   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1944   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1945   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1946       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1947     return false;
1948
1949   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1950   // true in the PHI.
1951   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1952   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1953
1954   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1955     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1956
1957   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1958   // false depending on if it is EQ or NE.
1959   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1960   ICI->eraseFromParent();
1961
1962   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1963   // the switch to the merge point on the compared value.
1964   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1965                                          BB->getParent(), BB);
1966   SI->addCase(Cst, NewBB);
1967   
1968   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1969   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1970   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1971   return true;
1972 }
1973
1974 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1975 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1976 /// fold it into a switch instruction if so.
1977 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1978   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1979   if (Cond == 0) return false;
1980   
1981   
1982   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1983   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1984   // 'setne's and'ed together, collect them.
1985   Value *CompVal = 0;
1986   std::vector<ConstantInt*> Values;
1987   bool TrueWhenEqual = true;
1988   Value *ExtraCase = 0;
1989   unsigned UsedICmps = 0;
1990   
1991   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1992     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
1993                                      UsedICmps);
1994   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1995     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
1996                                      UsedICmps);
1997     TrueWhenEqual = false;
1998   }
1999   
2000   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2001   if (CompVal == 0) return false;
2002
2003   // Avoid turning single icmps into a switch.
2004   if (UsedICmps <= 1)
2005     return false;
2006
2007   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2008   // instruction can't handle, remove them now.
2009   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2010   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2011   
2012   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2013   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2014   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2015   
2016   // Figure out which block is which destination.
2017   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2018   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2019   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2020   
2021   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2022   
2023   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2024                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2025   
2026   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2027   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2028   // right before the condbr to handle it.
2029   if (ExtraCase) {
2030     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2031     // Remove the uncond branch added to the old block.
2032     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2033     
2034     if (TrueWhenEqual)
2035       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
2036     else
2037       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
2038       
2039     OldTI->eraseFromParent();
2040     
2041     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2042     // for the edge we just added.
2043     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2044     
2045     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2046           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2047     BB = NewBB;
2048   }
2049   
2050   // Convert pointer to int before we switch.
2051   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2052     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2053     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2054                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2055                                "magicptr", BI);
2056   }
2057   
2058   // Create the new switch instruction now.
2059   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
2060   
2061   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2062   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2063     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2064   
2065   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2066   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2067   // the number of edges added.
2068   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2069        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2070     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2071     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2072     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2073       PN->addIncoming(InVal, BB);
2074   }
2075   
2076   // Erase the old branch instruction.
2077   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2078   
2079   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2080   return true;
2081 }
2082
2083 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2084   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2085   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2086   
2087   // Find predecessors that end with branches.
2088   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2089   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2090   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2091     BasicBlock *P = *PI;
2092     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2093     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2094       if (BI->isUnconditional())
2095         UncondBranchPreds.push_back(P);
2096       else
2097         CondBranchPreds.push_back(BI);
2098     }
2099   }
2100   
2101   // If we found some, do the transformation!
2102   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2103     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2104       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2105       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2106             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2107       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2108     }
2109     
2110     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2111     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2112       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2113       BB->eraseFromParent();
2114     
2115     return true;
2116   }
2117   
2118   // Check out all of the conditional branches going to this return
2119   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2120   // branch itself into a select/return pair.
2121   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2122     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2123     
2124     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2125     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2126         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2127         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2128       return true;
2129   }
2130   return false;
2131 }
2132
2133 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2134   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2135   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2136   // destination with call instructions.
2137   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2138   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2139
2140   bool Changed = false;
2141   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2142   while (!Preds.empty()) {
2143     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2144     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2145     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2146       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2147       // is now a fall through.
2148       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2149       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2150       
2151       // Insert the call now.
2152       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2153       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2154                                       Args.begin(), Args.end(),
2155                                       II->getName(), BI);
2156       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2157       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2158       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2159       II->replaceAllUsesWith(CI);
2160       delete II;
2161       Changed = true;
2162     }
2163     
2164     Preds.pop_back();
2165   }
2166   
2167   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2168   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2169       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2170     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2171     BB->eraseFromParent();
2172     return true;
2173   }
2174   
2175   return Changed;  
2176 }
2177
2178 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2179   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2180   
2181   bool Changed = false;
2182   
2183   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2184   // be removed, do so.
2185   while (UI != BB->begin()) {
2186     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2187     --BBI;
2188     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2189     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2190     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2191     
2192     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2193       if (SI->isVolatile())
2194         break;
2195     
2196     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2197       if (LI->isVolatile())
2198         break;
2199     
2200     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2201     if (!BBI->use_empty())
2202       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2203     BBI->eraseFromParent();
2204     Changed = true;
2205   }
2206   
2207   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2208   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2209   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2210   
2211   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2212   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2213     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2214     
2215     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2216       if (BI->isUnconditional()) {
2217         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2218           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2219           TI->eraseFromParent();
2220           Changed = true;
2221         }
2222       } else {
2223         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2224           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2225           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2226         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2227           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2228           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2229           Changed = true;
2230         }
2231       }
2232     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2233       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2234         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2235           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2236           SI->removeCase(i);
2237           --i; --e;
2238           Changed = true;
2239         }
2240       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2241       // destination and make it the default.
2242       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2243         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2244         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2245           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2246               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2247           if (entry.first == 0) {
2248             entry.first = 1;
2249             entry.second = i;
2250           } else {
2251             entry.first++;
2252           }
2253         }
2254
2255         // Find the most popular block.
2256         unsigned MaxPop = 0;
2257         unsigned MaxIndex = 0;
2258         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2259         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2260              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2261           if (I->second.first > MaxPop || 
2262               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2263             MaxPop = I->second.first;
2264             MaxIndex = I->second.second;
2265             MaxBlock = I->first;
2266           }
2267         }
2268         if (MaxBlock) {
2269           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2270           // edges to it.
2271           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2272           Changed = true;
2273           
2274           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2275           // it.
2276           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2277             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2278               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2279           
2280           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2281             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2282               SI->removeCase(i);
2283               --i; --e;
2284             }
2285         }
2286       }
2287     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2288       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2289         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2290         // place to note that the call does not throw though.
2291         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2292         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2293         
2294         // Insert the call now...
2295         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2296         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2297                                         Args.begin(), Args.end(),
2298                                         II->getName(), BI);
2299         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2300         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2301         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2302         II->replaceAllUsesWith(CI);
2303         delete II;
2304         Changed = true;
2305       }
2306     }
2307   }
2308   
2309   // If this block is now dead, remove it.
2310   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2311       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2312     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2313     BB->eraseFromParent();
2314     return true;
2315   }
2316
2317   return Changed;
2318 }
2319
2320 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2321 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2322 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2323   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2324
2325   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2326   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2327   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2328   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2329     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2330       return false;
2331     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2332   }
2333   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2334
2335   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2336   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2337   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2338     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2339       return false;
2340   }
2341
2342   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2343   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2344
2345   Value *Sub = SI->getCondition();
2346   if (!Offset->isNullValue())
2347     Sub = BinaryOperator::CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off", SI);
2348   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2349   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2350
2351   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2352   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2353        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2354     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2355       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2356   }
2357   SI->eraseFromParent();
2358
2359   return true;
2360 }
2361
2362 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2363   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2364   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2365     return false;
2366
2367   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2368
2369   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2370   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2371   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2372     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2373       return SimplifyCFG(BB) | true;
2374
2375   Value *Cond = SI->getCondition();
2376   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2377     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2378       return SimplifyCFG(BB) | true;
2379
2380   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2381   // away into any preds.
2382   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2383   // Ignore dbg intrinsics.
2384   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2385     ++BBI;
2386   if (SI == &*BBI)
2387     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2388       return SimplifyCFG(BB) | true;
2389
2390   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2391   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2392     return SimplifyCFG(BB) | true;
2393   
2394   return false;
2395 }
2396
2397 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2398   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2399   bool Changed = false;
2400   
2401   // Eliminate redundant destinations.
2402   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2403   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2404     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2405     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2406       Dest->removePredecessor(BB);
2407       IBI->removeDestination(i);
2408       --i; --e;
2409       Changed = true;
2410     }
2411   } 
2412
2413   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2414     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2415     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2416     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2417     return true;
2418   }
2419   
2420   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2421     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2422     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2423     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2424     return true;
2425   }
2426   
2427   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2428     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2429       return SimplifyCFG(BB) | true;
2430   }
2431   return Changed;
2432 }
2433
2434 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2435   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2436   
2437   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2438   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2439   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2440       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2441     return true;
2442   
2443   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2444   // against a constant, try to simplify the block.
2445   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2446     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2447       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2448         ;
2449       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2450         return true;
2451     }
2452   
2453   return false;
2454 }
2455
2456
2457 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2458   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2459   
2460   // Conditional branch
2461   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2462     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2463     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2464     // switch.
2465     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2466       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2467         return SimplifyCFG(BB) | true;
2468     
2469     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2470     // Ignore dbg intrinsics.
2471     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2472     // Ignore dbg intrinsics.
2473     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2474       ++I;
2475     if (&*I == BI) {
2476       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2477         return SimplifyCFG(BB) | true;
2478     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2479       ++I;
2480       // Ignore dbg intrinsics.
2481       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2482         ++I;
2483       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2484         return SimplifyCFG(BB) | true;
2485     }
2486   }
2487   
2488   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2489   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2490     return true;
2491   
2492   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2493   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2494   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2495   // can hoist it up to the branching block.
2496   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2497     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2498       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2499         return SimplifyCFG(BB) | true;
2500     } else {
2501       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2502       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2503       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2504       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2505           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2506         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2507           return SimplifyCFG(BB) | true;
2508     }
2509   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2510     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2511     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2512     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2513     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2514         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2515       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2516         return SimplifyCFG(BB) | true;
2517   }
2518   
2519   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2520   // through this block if any PHI node entries are constants.
2521   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2522     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2523       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2524         return SimplifyCFG(BB) | true;
2525   
2526   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2527   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2528   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2529   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2530     return SimplifyCFG(BB) | true;
2531   
2532   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2533   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2534     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2535       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2536         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2537           return SimplifyCFG(BB) | true;
2538
2539   return false;
2540 }
2541
2542 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2543   bool Changed = false;
2544
2545   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2546   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2547
2548   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2549   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2550   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2551        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2552       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2553     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2554     DeleteDeadBlock(BB);
2555     return true;
2556   }
2557
2558   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2559   // away...
2560   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2561
2562   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2563   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2564
2565   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2566   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2567   // if there are no PHI nodes.
2568   //
2569   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2570     return true;
2571   
2572   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2573   // eliminate it, do so now.
2574   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2575     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2576       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2577
2578   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2579     if (BI->isUnconditional()) {
2580       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2581     } else {
2582       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2583     }
2584   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2585     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2586   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2587     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2588   } else if (UnreachableInst *UI =
2589                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2590     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2591   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2592     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2593   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2594                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2595     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2596   }
2597
2598   return Changed;
2599 }
2600
2601 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2602 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2603 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2604 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2605 ///
2606 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2607   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2608 }