SimplifyCFG: preserve branch-weight metadata when creating a new switch from
[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/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/GlobalVariable.h"
19 #include "llvm/IRBuilder.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/LLVMContext.h"
23 #include "llvm/MDBuilder.h"
24 #include "llvm/Metadata.h"
25 #include "llvm/Module.h"
26 #include "llvm/Operator.h"
27 #include "llvm/Type.h"
28 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
35 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
36 #include "llvm/Support/CFG.h"
37 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
38 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/NoFolder.h"
41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
44 #include <algorithm>
45 #include <set>
46 #include <map>
47 using namespace llvm;
48
49 static cl::opt<unsigned>
50 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
51    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
52
53 static cl::opt<bool>
54 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
55        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
56
57 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
58 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
59
60 namespace {
61   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
62   struct ValueEqualityComparisonCase {
63     ConstantInt *Value;
64     BasicBlock *Dest;
65
66     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
67       : Value(Value), Dest(Dest) {}
68
69     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
70       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
71       return Value < RHS.Value;
72     }
73   };
74
75 class SimplifyCFGOpt {
76   const TargetData *const TD;
77
78   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
79   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
80                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
81   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
82                                                      BasicBlock *Pred,
83                                                      IRBuilder<> &Builder);
84   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
85                                            IRBuilder<> &Builder);
86
87   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
88   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
89   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
90   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
91   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
92   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
93   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
94
95 public:
96   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
97   bool run(BasicBlock *BB);
98 };
99 }
100
101 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
102 /// terminator instructions together.
103 ///
104 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
105   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
106
107   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
108   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
109   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
110   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
111   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
112   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
113
114   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
115     if (SI1Succs.count(*I))
116       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
117            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
118         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
119         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
120             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
121           return false;
122       }
123
124   return true;
125 }
126
127 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
128 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
129 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
130 /// successors.
131 ///
132 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
133                                           BranchInst *SI2,
134                                           Instruction *Cond,
135                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
136   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
137   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
138
139   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
140   // common successors:
141   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
142   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
143   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
144   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
145   if (!Ci2) return false;
146   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
147         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
148       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
149         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
150     return false;
151
152   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
153   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
154   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
155   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
156     if (SI1Succs.count(*I))
157       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
158            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
159         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
160         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
161             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
162           return false;
163         PhiNodes.push_back(PN);
164       }
165   return true;
166 }
167
168 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
169 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
170 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
171 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
172 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
173                                   BasicBlock *ExistPred) {
174   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
175
176   PHINode *PN;
177   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
178        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
179     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
180 }
181
182
183 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
184 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
185 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
186 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
187 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
188 /// be entered if the condition is false.
189 ///
190 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
191 /// instructions in them.
192 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
193                              BasicBlock *&IfFalse) {
194   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
195   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
196          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
197   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
198   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
199
200   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
201   // branches if possible anyway.
202   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
203   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
204   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
205     return 0;
206
207   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
208   // either are.
209   if (Pred2Br->isConditional()) {
210     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
211     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
212     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
213     // probably not profitable.
214     if (Pred1Br->isConditional())
215       return 0;
216
217     std::swap(Pred1, Pred2);
218     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
219   }
220
221   if (Pred1Br->isConditional()) {
222     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
223     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
224     // doesn't dominate BB.
225     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
226       return 0;
227
228     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
229     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
230     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
231         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
232       IfTrue = Pred1;
233       IfFalse = Pred2;
234     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
235                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
236       IfTrue = Pred2;
237       IfFalse = Pred1;
238     } else {
239       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
240       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
241       return 0;
242     }
243
244     return Pred1Br->getCondition();
245   }
246
247   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
248   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
249   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
250   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
251   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
252     return 0;
253
254   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
255   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
256   if (BI == 0) return 0;
257
258   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
259   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
260     IfTrue = Pred1;
261     IfFalse = Pred2;
262   } else {
263     IfTrue = Pred2;
264     IfFalse = Pred1;
265   }
266   return BI->getCondition();
267 }
268
269 /// ComputeSpeculuationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
270 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
271 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
272 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I) {
273   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
274          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
275   switch (Operator::getOpcode(I)) {
276   default:
277     // In doubt, be conservative.
278     return UINT_MAX;
279   case Instruction::GetElementPtr:
280     // GEPs are cheap if all indices are constant.
281     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
282       return UINT_MAX;
283     return 1;
284   case Instruction::Load:
285   case Instruction::Add:
286   case Instruction::Sub:
287   case Instruction::And:
288   case Instruction::Or:
289   case Instruction::Xor:
290   case Instruction::Shl:
291   case Instruction::LShr:
292   case Instruction::AShr:
293   case Instruction::ICmp:
294   case Instruction::Trunc:
295   case Instruction::ZExt:
296   case Instruction::SExt:
297     return 1; // These are all cheap.
298
299   case Instruction::Call:
300   case Instruction::Select:
301     return 2;
302   }
303 }
304
305 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
306 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
307 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
308 /// which works well enough for us.
309 ///
310 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
311 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
312 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
313 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
314 /// set and true is returned.
315 ///
316 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
317 /// Select whose cost is 2.
318 ///
319 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
320 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
321 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
322 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
323                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
324                                 unsigned &CostRemaining) {
325   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
326   if (!I) {
327     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
328     // can be executed unconditionally.
329     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
330       if (C->canTrap())
331         return false;
332     return true;
333   }
334   BasicBlock *PBB = I->getParent();
335
336   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
337   // the bottom of this block.
338   if (PBB == BB) return false;
339
340   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
341   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
342   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
343   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
344   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
345     return true;
346
347   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
348   // instructions in the 'if region'.
349   if (AggressiveInsts == 0) return false;
350
351   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
352   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
353
354   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
355   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
356   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
357   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
358     return false;
359
360   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I);
361
362   if (Cost > CostRemaining)
363     return false;
364
365   CostRemaining -= Cost;
366
367   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
368   // not take us over the cost threshold.
369   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
370     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining))
371       return false;
372   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
373   AggressiveInsts->insert(I);
374   return true;
375 }
376
377 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
378 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
379 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
380   // Normal constant int.
381   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
382   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
383     return CI;
384
385   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
386   // ConstantInt if possible.
387   IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
388
389   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
390   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
391     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
392
393   // IntToPtr const int.
394   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
395     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
396       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
397         // The constant is very likely to have the right type already.
398         if (CI->getType() == PtrTy)
399           return CI;
400         else
401           return cast<ConstantInt>
402             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
403       }
404   return 0;
405 }
406
407 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
408 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
409 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
410 /// Values vector.
411 static Value *
412 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
413                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
414   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
415   if (I == 0) return 0;
416
417   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
418   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
419     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
420       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
421         UsedICmps++;
422         Vals.push_back(C);
423         return I->getOperand(0);
424       }
425
426       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
427       // the set.
428       ConstantRange Span =
429         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
430
431       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
432       // x != 0 && x != 1.
433       if (!isEQ)
434         Span = Span.inverse();
435
436       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
437       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
438         return 0;
439
440       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
441         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
442       UsedICmps++;
443       return I->getOperand(0);
444     }
445     return 0;
446   }
447
448   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
449   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
450     return 0;
451
452   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
453   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
454   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
455                                           isEQ, UsedICmps)) {
456     unsigned NumVals = Vals.size();
457     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
458     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
459                                             isEQ, UsedICmps)) {
460       if (LHS == RHS)
461         return LHS;
462       Vals.resize(NumVals);
463       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
464     }
465
466     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
467     // set it and return success.
468     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
469       Extra = I->getOperand(1);
470       return LHS;
471     }
472
473     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
474     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
475     return 0;
476   }
477
478   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
479   // use LHS as Extra.
480   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
481     Value *OldExtra = Extra;
482     Extra = I->getOperand(0);
483     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
484                                             isEQ, UsedICmps))
485       return RHS;
486     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
487     Extra = OldExtra;
488   }
489
490   return 0;
491 }
492
493 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
494   Instruction *Cond = 0;
495   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
496     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
497   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
498     if (BI->isConditional())
499       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
500   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
501     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
502   }
503
504   TI->eraseFromParent();
505   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
506 }
507
508 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
509 /// to see if a value is equal to constant integer value.
510 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
511   Value *CV = 0;
512   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
513     // Do not permit merging of large switch instructions into their
514     // predecessors unless there is only one predecessor.
515     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
516                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
517       CV = SI->getCondition();
518   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
519     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
520       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
521         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
522              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
523             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
524           CV = ICI->getOperand(0);
525
526   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
527   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
528     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
529       CV = PTII->getOperand(0);
530   return CV;
531 }
532
533 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
534 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
535 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
536 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
537                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
538                                                                        &Cases) {
539   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
540     Cases.reserve(SI->getNumCases());
541     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
542       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
543                                                   i.getCaseSuccessor()));
544     return SI->getDefaultDest();
545   }
546
547   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
548   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
549   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
550   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
551                                                              TD),
552                                               Succ));
553   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
554 }
555
556
557 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
558 /// in the list that match the specified block.
559 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
560                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
561   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
562     if (Cases[i].Dest == BB) {
563       Cases.erase(Cases.begin()+i);
564       --i; --e;
565     }
566 }
567
568 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
569 /// well.
570 static bool
571 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
572               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
573   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
574
575   // Make V1 be smaller than V2.
576   if (V1->size() > V2->size())
577     std::swap(V1, V2);
578
579   if (V1->size() == 0) return false;
580   if (V1->size() == 1) {
581     // Just scan V2.
582     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
583     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
584       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
585         return true;
586   }
587
588   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
589   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
590   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
591   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
592   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
593     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
594       return true;
595     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
596       ++i1;
597     else
598       ++i2;
599   }
600   return false;
601 }
602
603 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
604 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
605 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
606 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
607 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
608 /// form of jump threading.
609 bool SimplifyCFGOpt::
610 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
611                                               BasicBlock *Pred,
612                                               IRBuilder<> &Builder) {
613   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
614   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
615
616   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
617   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
618   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
619
620   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
621   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
622
623   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
624   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
625   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
626                                                         PredCases);
627   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
628
629   // Find information about how control leaves this block.
630   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
631   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
632   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
633
634   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
635   // simplify TI based on this knowledge.
636   if (PredDef == TI->getParent()) {
637     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
638     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
639     // can simplify TI.
640     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
641       return false;
642
643     if (isa<BranchInst>(TI)) {
644       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
645       // uncond br.
646       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
647       // Insert the new branch.
648       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
649       (void) NI;
650
651       // Remove PHI node entries for the dead edge.
652       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
653
654       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
655            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
656
657       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
658       return true;
659     }
660
661     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
662     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
663     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
664     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
665       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
666
667     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
668                  << "Through successor TI: " << *TI);
669
670     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
671       --i;
672       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
673         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
674         SI->removeCase(i);
675       }
676     }
677
678     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
679     return true;
680   }
681
682   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
683   // which value (or set of values) this is.
684   ConstantInt *TIV = 0;
685   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
686   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
687     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
688       if (TIV != 0)
689         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
690       TIV = PredCases[i].Value;
691     }
692   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
693
694   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
695   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
696   BasicBlock *TheRealDest = 0;
697   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
698     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
699       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
700       break;
701     }
702
703   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
704   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
705
706   // Remove PHI node entries for dead edges.
707   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
708   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
709     if (*SI != CheckEdge)
710       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
711     else
712       CheckEdge = 0;
713
714   // Insert the new branch.
715   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
716   (void) NI;
717
718   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
719             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
720
721   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
722   return true;
723 }
724
725 namespace {
726   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
727   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
728   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
729   struct ConstantIntOrdering {
730     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
731       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
732     }
733   };
734 }
735
736 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
737   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt*const*)P1;
738   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt*const*)P2;
739   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
740     return 1;
741   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
742     return 0;
743   return -1;
744 }
745
746 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
747   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
748   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
749     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
750       return MDS->getString().equals("branch_weights");
751
752   return false;
753 }
754
755 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
756 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
757 /// metadata.
758 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
759                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
760   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
761   assert(MD);
762   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
763     ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
764     assert(CI);
765     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
766   }
767
768   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
769   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
770   // default weight to be the first entry.
771   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
772     assert(Weights.size() == 2);
773     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
774     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
775       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
776   }
777 }
778
779 /// Sees if any of the weights are too big for a uint32_t, and halves all the
780 /// weights if any are.
781 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
782   bool Halve = false;
783   for (unsigned i = 0; i < Weights.size(); ++i)
784     if (Weights[i] > UINT_MAX) {
785       Halve = true;
786       break;
787     }
788
789   if (! Halve)
790     return;
791
792   for (unsigned i = 0; i < Weights.size(); ++i)
793     Weights[i] /= 2;
794 }
795
796 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
797 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
798 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
799 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
800 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
801                                                          IRBuilder<> &Builder) {
802   BasicBlock *BB = TI->getParent();
803   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
804   assert(CV && "Not a comparison?");
805   bool Changed = false;
806
807   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
808   while (!Preds.empty()) {
809     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
810
811     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
812     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
813     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
814
815     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
816       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
817       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
818       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
819
820       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
821       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
822
823       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
824       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
825       // build.
826       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
827
828       // Update the branch weight metadata along the way
829       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
830       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
831       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
832
833       if (PredHasWeights)
834         GetBranchWeights(PTI, Weights);
835       else if (SuccHasWeights)
836         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
837         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
838         // successor's weights
839         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
840
841       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
842       if (SuccHasWeights)
843         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
844       else if (PredHasWeights)
845         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
846
847       if (PredDefault == BB) {
848         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
849         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
850         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
851         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
852           if (PredCases[i].Dest != BB)
853             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
854           else {
855             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
856             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
857
858             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
859               // Increase weight for the default case.
860               Weights[0] += Weights[i+1];
861               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
862               Weights.pop_back();
863             }
864
865             PredCases.pop_back();
866             --i; --e;
867           }
868
869         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
870         if (PredDefault != BBDefault) {
871           PredDefault->removePredecessor(Pred);
872           PredDefault = BBDefault;
873           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
874         }
875
876         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
877         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
878         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
879           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
880               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
881             PredCases.push_back(BBCases[i]);
882             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
883             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
884               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
885               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
886               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
887               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
888               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
889             }
890           }
891
892         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
893           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
894           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
895           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
896             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
897           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
898           Weights[0] *= SuccWeights[0];
899         }
900       } else {
901         // FIXME: preserve branch weight metadata, similarly to the 'then'
902         // above. For now, drop it.
903         PredHasWeights = false;
904         SuccHasWeights = false;
905
906         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
907         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
908         // activated.
909         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
910         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
911           if (PredCases[i].Dest == BB) {
912             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
913             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
914             PredCases.pop_back();
915             --i; --e;
916           }
917
918         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
919         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
920         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
921           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
922             // If this is one we are capable of getting...
923             PredCases.push_back(BBCases[i]);
924             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
925             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
926           }
927
928         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
929         // they must go to the default destination of TI.
930         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
931                                     PTIHandled.begin(),
932                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
933           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
934           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
935         }
936       }
937
938       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
939       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
940       // successors.
941       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
942         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
943
944       Builder.SetInsertPoint(PTI);
945       // Convert pointer to int before we switch.
946       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
947         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
948         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
949                                     "magicptr");
950       }
951
952       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
953       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
954                                                PredCases.size());
955       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
956       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
957         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
958
959       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
960         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
961         FitWeights(Weights);
962
963         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
964
965         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
966                            MDBuilder(BB->getContext()).
967                            createBranchWeights(MDWeights));
968       }
969
970       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
971
972       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
973       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
974       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
975       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
976       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
977         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
978           if (InfLoopBlock == 0) {
979             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
980             // or it won't matter if it's hot. :)
981             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
982                                               "infloop", BB->getParent());
983             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
984           }
985           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
986         }
987
988       Changed = true;
989     }
990   }
991   return Changed;
992 }
993
994 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
995 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
996 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
997 // to put the select in this case.
998 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
999                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1000   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1001     PHINode *PN;
1002     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1003          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1004       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1005       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1006       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1007         return false;
1008       }
1009     }
1010   }
1011   return true;
1012 }
1013
1014 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1015 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1016 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1017 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
1018   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1019   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1020   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1021   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1022   // identical order.
1023   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1024   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1025
1026   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1027   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1028
1029   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1030   // Skip debug info if it is not identical.
1031   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1032   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1033   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1034     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1035       I1 = BB1_Itr++;
1036     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1037       I2 = BB2_Itr++;
1038   }
1039   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1040       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1041     return false;
1042
1043   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
1044   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1045
1046   do {
1047     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1048     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1049     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1050       goto HoistTerminator;
1051
1052     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1053     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1054     // the now redundant second instruction.
1055     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1056     if (!I2->use_empty())
1057       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1058     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1059     I2->eraseFromParent();
1060
1061     I1 = BB1_Itr++;
1062     I2 = BB2_Itr++;
1063     // Skip debug info if it is not identical.
1064     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1065     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1066     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1067       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1068         I1 = BB1_Itr++;
1069       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1070         I2 = BB2_Itr++;
1071     }
1072   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1073
1074   return true;
1075
1076 HoistTerminator:
1077   // It may not be possible to hoist an invoke.
1078   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1079     return true;
1080
1081   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1082   Instruction *NT = I1->clone();
1083   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1084   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1085     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1086     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1087     NT->takeName(I1);
1088   }
1089
1090   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1091   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1092   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1093   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1094   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1095   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1096   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1097     PHINode *PN;
1098     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1099          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1100       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1101       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1102       if (BB1V == BB2V) continue;
1103
1104       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1105       // that determines the right value.
1106       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1107       if (SI == 0)
1108         SI = cast<SelectInst>
1109           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1110                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1111
1112       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1113       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1114         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1115           PN->setIncomingValue(i, SI);
1116     }
1117   }
1118
1119   // Update any PHI nodes in our new successors.
1120   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1121     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1122
1123   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1124   return true;
1125 }
1126
1127 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
1128 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
1129 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
1130 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
1131 ///
1132 /// Turn
1133 /// BB:
1134 ///     %t1 = icmp
1135 ///     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
1136 /// BB1:
1137 ///     %t3 = add %t2, c
1138 ///     br label BB2
1139 /// BB2:
1140 /// =>
1141 /// BB:
1142 ///     %t1 = icmp
1143 ///     %t4 = add %t2, c
1144 ///     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
1145 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
1146   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1147   // terminator) for now.
1148   Instruction *HInst = NULL;
1149   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
1150   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
1151        BBI != BBE; ++BBI) {
1152     Instruction *I = BBI;
1153     // Skip debug info.
1154     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
1155     if (I == Term) break;
1156
1157     if (HInst)
1158       return false;
1159     HInst = I;
1160   }
1161
1162   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1163
1164   // Check the instruction to be hoisted, if there is one.
1165   if (HInst) {
1166     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1167     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(HInst))
1168       return false;
1169     if (ComputeSpeculationCost(HInst) > PHINodeFoldingThreshold)
1170       return false;
1171
1172     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1173     // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1174     // being sunk into the use block.
1175     for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end();
1176          i != e; ++i) {
1177       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1178       if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1179           !OpI->mayHaveSideEffects() &&
1180           !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1181         return false;
1182     }
1183   }
1184
1185   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1186   Value *BrCond = BI->getCondition();
1187   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1188     return false;
1189
1190   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1191   // to swap the select operands later.
1192   bool Invert = false;
1193   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
1194     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1195     Invert = true;
1196   }
1197
1198   // Collect interesting PHIs, and scan for hazards.
1199   SmallSetVector<std::pair<Value *, Value *>, 4> PHIs;
1200   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
1201   for (BasicBlock::iterator I = BB2->begin();
1202        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1203     Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1204     Value *BIParentV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1205
1206     // Skip PHIs which are trivial.
1207     if (BB1V == BIParentV)
1208       continue;
1209
1210     // Check for saftey.
1211     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BB1V)) {
1212       // An unfolded ConstantExpr could end up getting expanded into
1213       // Instructions. Don't speculate this and another instruction at
1214       // the same time.
1215       if (HInst)
1216         return false;
1217       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(CE))
1218         return false;
1219       if (ComputeSpeculationCost(CE) > PHINodeFoldingThreshold)
1220         return false;
1221     }
1222
1223     // Ok, we may insert a select for this PHI.
1224     PHIs.insert(std::make_pair(BB1V, BIParentV));
1225   }
1226
1227   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1228   // as well.
1229   if (PHIs.empty())
1230     return false;
1231
1232   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1233   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *BB1 << "\n";);
1234
1235   // Hoist the instruction.
1236   if (HInst)
1237     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), HInst);
1238
1239   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1240   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1241   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
1242     Value *TrueV = PHIs[i].first;
1243     Value *FalseV = PHIs[i].second;
1244
1245     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1246     // false value is the previously determined FalseV.
1247     SelectInst *SI;
1248     if (Invert)
1249       SI = cast<SelectInst>
1250         (Builder.CreateSelect(BrCond, FalseV, TrueV,
1251                               FalseV->getName() + "." + TrueV->getName()));
1252     else
1253       SI = cast<SelectInst>
1254         (Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1255                               TrueV->getName() + "." + FalseV->getName()));
1256
1257     // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1258     // "if" blocks.
1259     for (BasicBlock::iterator I = BB2->begin();
1260          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1261       unsigned BB1I = PN->getBasicBlockIndex(BB1);
1262       unsigned BIParentI = PN->getBasicBlockIndex(BIParent);
1263       Value *BB1V = PN->getIncomingValue(BB1I);
1264       Value *BIParentV = PN->getIncomingValue(BIParentI);
1265       if (TrueV == BB1V && FalseV == BIParentV) {
1266         PN->setIncomingValue(BB1I, SI);
1267         PN->setIncomingValue(BIParentI, SI);
1268       }
1269     }
1270   }
1271
1272   ++NumSpeculations;
1273   return true;
1274 }
1275
1276 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1277 /// across this block.
1278 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1279   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1280   unsigned Size = 0;
1281
1282   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1283     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1284       continue;
1285     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1286     ++Size;
1287
1288     // We can only support instructions that do not define values that are
1289     // live outside of the current basic block.
1290     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1291          UI != E; ++UI) {
1292       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1293       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1294     }
1295
1296     // Looks ok, continue checking.
1297   }
1298
1299   return true;
1300 }
1301
1302 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1303 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1304 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1305 /// ultimate destination.
1306 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1307   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1308   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1309   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1310   // outside of the block.
1311   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1312     return false;
1313
1314   // Degenerate case of a single entry PHI.
1315   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1316     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1317     return true;
1318   }
1319
1320   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1321   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1322
1323   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1324   // constants.
1325   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1326     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1327     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1328
1329     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1330     // branch to RealDest.
1331     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1332     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1333
1334     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1335     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1336     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1337
1338     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1339     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1340     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1341     // the edge we are about to create.
1342     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1343                                             RealDest->getName()+".critedge",
1344                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1345     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1346
1347     // Update PHI nodes.
1348     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1349
1350     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1351     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1352     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1353     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1354     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1355     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1356       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1357         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1358         continue;
1359       }
1360       // Clone the instruction.
1361       Instruction *N = BBI->clone();
1362       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1363
1364       // Update operands due to translation.
1365       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1366            i != e; ++i) {
1367         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1368         if (PI != TranslateMap.end())
1369           *i = PI->second;
1370       }
1371
1372       // Check for trivial simplification.
1373       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1374         TranslateMap[BBI] = V;
1375         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1376       } else {
1377         // Insert the new instruction into its new home.
1378         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1379         if (!BBI->use_empty())
1380           TranslateMap[BBI] = N;
1381       }
1382     }
1383
1384     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1385     // to EdgeBB instead.
1386     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1387     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1388       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1389         BB->removePredecessor(PredBB);
1390         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1391       }
1392
1393     // Recurse, simplifying any other constants.
1394     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1395   }
1396
1397   return false;
1398 }
1399
1400 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1401 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1402 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1403   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1404   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1405   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1406   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1407   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1408   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1409   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1410   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1411   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1412   if (!IfCond ||
1413       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1414       isa<ConstantInt>(IfCond))
1415     return false;
1416
1417   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1418   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1419   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1420   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1421   // fewer PHI nodes in this block.
1422   unsigned NumPhis = 0;
1423   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1424     if (NumPhis > 2)
1425       return false;
1426
1427   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1428   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1429   // that need to be moved to the dominating block.
1430   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1431   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1432            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1433
1434   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1435     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1436     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1437       PN->replaceAllUsesWith(V);
1438       PN->eraseFromParent();
1439       continue;
1440     }
1441
1442     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1443                              MaxCostVal0) ||
1444         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1445                              MaxCostVal1))
1446       return false;
1447   }
1448
1449   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1450   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1451   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1452   if (PN == 0) return true;
1453
1454   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1455   // often be turned into switches and other things.
1456   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1457       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1458        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1459        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1460     return false;
1461
1462   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1463   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1464   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1465   // worth promoting to select instructions.
1466   BasicBlock *DomBlock = 0;
1467   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1468   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1469   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1470     IfBlock1 = 0;
1471   } else {
1472     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1473     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1474       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1475         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1476         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1477         // flow, so the xform is not worth it.
1478         return false;
1479       }
1480   }
1481
1482   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1483     IfBlock2 = 0;
1484   } else {
1485     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1486     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1487       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1488         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1489         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1490         // flow, so the xform is not worth it.
1491         return false;
1492       }
1493   }
1494
1495   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1496                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1497
1498   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1499   // do all of the PHI's now.
1500   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1501   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1502
1503   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1504   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1505   if (IfBlock1)
1506     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1507                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1508                                    IfBlock1->getTerminator());
1509   if (IfBlock2)
1510     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1511                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1512                                    IfBlock2->getTerminator());
1513
1514   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1515     // Change the PHI node into a select instruction.
1516     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1517     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1518
1519     SelectInst *NV =
1520       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1521     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1522     NV->takeName(PN);
1523     PN->eraseFromParent();
1524   }
1525
1526   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1527   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1528   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1529   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1530   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1531   Builder.CreateBr(BB);
1532   OldTI->eraseFromParent();
1533   return true;
1534 }
1535
1536 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1537 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1538 /// introducing a select if the return values disagree.
1539 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1540                                            IRBuilder<> &Builder) {
1541   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1542   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1543   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1544   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1545   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1546
1547   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1548   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1549   // computation on one path or the other.
1550   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1551     return false;
1552   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1553     return false;
1554
1555   Builder.SetInsertPoint(BI);
1556   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1557   // there is no return value for this function, just change the
1558   // branch into a return.
1559   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1560     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1561     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1562     Builder.CreateRetVoid();
1563     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1564     return true;
1565   }
1566
1567   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1568   // so we can insert a new select instruction.
1569   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1570   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1571
1572   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1573   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1574     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1575       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1576   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1577     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1578       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1579
1580   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1581   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1582   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1583   // constant expression that prevents this transformation from being
1584   // safe.
1585   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1586     if (TCV->canTrap())
1587       return false;
1588   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1589     if (FCV->canTrap())
1590       return false;
1591
1592   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1593   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1594   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1595   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1596
1597   // Insert select instructions where needed.
1598   Value *BrCond = BI->getCondition();
1599   if (TrueValue) {
1600     // Insert a select if the results differ.
1601     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1602     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1603       TrueValue = FalseValue;
1604     } else {
1605       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1606                                        FalseValue, "retval");
1607     }
1608   }
1609
1610   Value *RI = !TrueValue ?
1611     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1612
1613   (void) RI;
1614
1615   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1616                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1617                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1618
1619   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1620
1621   return true;
1622 }
1623
1624 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1625 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1626 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1627 /// found.
1628 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1629                                   APInt &ProbTrue, APInt &ProbFalse) {
1630   assert(BI->isConditional() &&
1631          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1632   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1633   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1634   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1635   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1636   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1637   ProbTrue = CITrue->getValue();
1638   ProbFalse = CIFalse->getValue();
1639   assert(ProbTrue.getBitWidth() == 32 && ProbFalse.getBitWidth() == 32 &&
1640          "Branch probability metadata must be 32-bit integers");
1641   return true;
1642 }
1643
1644 /// MultiplyAndLosePrecision - Multiplies A and B, then returns the result. In
1645 /// the event of overflow, logically-shifts all four inputs right until the
1646 /// multiply fits.
1647 static APInt MultiplyAndLosePrecision(APInt &A, APInt &B, APInt &C, APInt &D,
1648                                       unsigned &BitsLost) {
1649   BitsLost = 0;
1650   bool Overflow = false;
1651   APInt Result = A.umul_ov(B, Overflow);
1652   if (Overflow) {
1653     APInt MaxB = APInt::getMaxValue(A.getBitWidth()).udiv(A);
1654     do {
1655       B = B.lshr(1);
1656       ++BitsLost;
1657     } while (B.ugt(MaxB));
1658     A = A.lshr(BitsLost);
1659     C = C.lshr(BitsLost);
1660     D = D.lshr(BitsLost);
1661     Result = A * B;
1662   }
1663   return Result;
1664 }
1665
1666 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1667 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1668 ///
1669 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1670   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1671     return false;
1672   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1673     Instruction *PBI = &*I;
1674     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1675     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1676       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1677       Inst->eraseFromParent();
1678       return true;
1679     }
1680   }
1681   return false;
1682 }
1683
1684 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1685 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1686 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1687 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1688   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1689
1690   Instruction *Cond = 0;
1691   if (BI->isConditional())
1692     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1693   else {
1694     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
1695     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
1696     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
1697     // predecessor.
1698     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
1699       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
1700         if (PBI->isConditional() &&
1701             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
1702              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
1703           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
1704                I != E; ) {
1705             Instruction *Curr = I++;
1706             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
1707               Cond = Curr;
1708               break;
1709             }
1710             // Quit if we can't remove this instruction.
1711             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
1712               return false;
1713           }
1714         }
1715
1716     if (Cond == 0)
1717       return false;
1718   }
1719
1720   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1721     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1722   return false;
1723
1724   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1725   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1726   // must be at the front of the block.
1727   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1728
1729   // Ignore dbg intrinsics.
1730   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1731
1732   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1733   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1734   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1735   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1736   Instruction *BonusInst = 0;
1737   if (&*FrontIt != Cond &&
1738       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1739       isSafeToSpeculativelyExecute(FrontIt)) {
1740     BonusInst = &*FrontIt;
1741     ++FrontIt;
1742
1743     // Ignore dbg intrinsics.
1744     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1745   }
1746
1747   // Only a single bonus inst is allowed.
1748   if (&*FrontIt != Cond)
1749     return false;
1750
1751   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1752   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1753
1754   // Ingore dbg intrinsics.
1755   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
1756
1757   if (&*CondIt != BI)
1758     return false;
1759
1760   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1761   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1762   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1763     if (CE->canTrap())
1764       return false;
1765   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1766     if (CE->canTrap())
1767       return false;
1768
1769   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1770   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1771   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : 0;
1772   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1773     return false;
1774
1775   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1776     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1777     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1778
1779     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1780     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1781     // blocks.
1782     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
1783     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1784         (BI->isConditional() &&
1785          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
1786         (!BI->isConditional() &&
1787          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
1788       continue;
1789
1790     // Determine if the two branches share a common destination.
1791     Instruction::BinaryOps Opc;
1792     bool InvertPredCond = false;
1793
1794     if (BI->isConditional()) {
1795       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1796         Opc = Instruction::Or;
1797       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1798         Opc = Instruction::And;
1799       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1800         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1801       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1802         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1803       else
1804         continue;
1805     } else {
1806       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
1807         continue;
1808     }
1809
1810     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1811     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1812     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the
1813     // out-of-order core by speculating them earlier.
1814     if (BonusInst) {
1815       // Collect the values used by the bonus inst
1816       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1817       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1818            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1819         Value *V = *OI;
1820         if (!isa<Constant>(V))
1821           UsedValues.insert(V);
1822       }
1823
1824       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1825       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1826
1827       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1828       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1829       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1830       while (!Worklist.empty()) {
1831         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1832         Worklist.pop_back();
1833
1834         if (Pair.second >= 4) continue;
1835         UsedValues.erase(Pair.first);
1836         if (UsedValues.empty()) break;
1837
1838         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1839           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1840                OI != OE; ++OI)
1841             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1842         }
1843       }
1844
1845       if (!UsedValues.empty()) return false;
1846     }
1847
1848     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1849     IRBuilder<> Builder(PBI);
1850
1851     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1852     if (InvertPredCond) {
1853       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1854
1855       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1856         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1857         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1858       } else {
1859         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
1860                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
1861       }
1862
1863       PBI->setCondition(NewCond);
1864       PBI->swapSuccessors();
1865     }
1866
1867     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1868     Instruction *NewBonus = 0;
1869     if (BonusInst) {
1870       NewBonus = BonusInst->clone();
1871       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1872       NewBonus->takeName(BonusInst);
1873       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1874     }
1875
1876     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1877     // two conditions together.
1878     Instruction *New = Cond->clone();
1879     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1880     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1881     New->takeName(Cond);
1882     Cond->setName(New->getName()+".old");
1883
1884     if (BI->isConditional()) {
1885       Instruction *NewCond =
1886         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
1887                                             New, "or.cond"));
1888       PBI->setCondition(NewCond);
1889
1890       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1891         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1892         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1893       }
1894       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1895         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1896         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1897       }
1898     } else {
1899       // Update PHI nodes in the common successors.
1900       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
1901         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
1902           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
1903         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
1904         Instruction *MergedCond = 0;
1905         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
1906           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
1907           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
1908           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
1909           Instruction *NotCond =
1910             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
1911                                 "not.cond"));
1912           MergedCond =
1913             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
1914                                 NotCond, New,
1915                                 "and.cond"));
1916           if (PBI_C->isOne())
1917             MergedCond =
1918               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
1919                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
1920                                   "or.cond"));
1921         } else {
1922           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
1923           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
1924           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
1925           MergedCond =
1926             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
1927                                 PBI->getCondition(), New,
1928                                 "and.cond"));
1929           if (PBI_C->isOne()) {
1930             Instruction *NotCond =
1931               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
1932                                   "not.cond"));
1933             MergedCond =
1934               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
1935                                   NotCond, MergedCond,
1936                                   "or.cond"));
1937           }
1938         }
1939         // Update PHI Node.
1940         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
1941                                   MergedCond);
1942       }
1943       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
1944       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
1945       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
1946       PBI = New_PBI;
1947     }
1948
1949     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
1950     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
1951
1952     // Merge probability data into PredBlock's branch.
1953     APInt A, B, C, D;
1954     if (PBI->isConditional() && BI->isConditional() &&
1955         ExtractBranchMetadata(PBI, C, D) && ExtractBranchMetadata(BI, A, B)) {
1956       // Given IR which does:
1957       //   bbA:
1958       //     br i1 %x, label %bbB, label %bbC
1959       //   bbB:
1960       //     br i1 %y, label %bbD, label %bbC
1961       // Let's call the probability that we take the edge from %bbA to %bbB
1962       // 'a', from %bbA to %bbC, 'b', from %bbB to %bbD 'c' and from %bbB to
1963       // %bbC probability 'd'.
1964       //
1965       // We transform the IR into:
1966       //   bbA:
1967       //     br i1 %z, label %bbD, label %bbC
1968       // where the probability of going to %bbD is (a*c) and going to bbC is
1969       // (b+a*d).
1970       //
1971       // Probabilities aren't stored as ratios directly. Using branch weights,
1972       // we get:
1973       // (a*c)% = A*C, (b+(a*d))% = A*D+B*C+B*D.
1974
1975       // In the event of overflow, we want to drop the LSB of the input
1976       // probabilities.
1977       unsigned BitsLost;
1978
1979       // Ignore overflow result on ProbTrue.
1980       APInt ProbTrue = MultiplyAndLosePrecision(A, C, B, D, BitsLost);
1981
1982       APInt Tmp1 = MultiplyAndLosePrecision(B, D, A, C, BitsLost);
1983       if (BitsLost) {
1984         ProbTrue = ProbTrue.lshr(BitsLost*2);
1985       }
1986
1987       APInt Tmp2 = MultiplyAndLosePrecision(A, D, C, B, BitsLost);
1988       if (BitsLost) {
1989         ProbTrue = ProbTrue.lshr(BitsLost*2);
1990         Tmp1 = Tmp1.lshr(BitsLost*2);
1991       }
1992
1993       APInt Tmp3 = MultiplyAndLosePrecision(B, C, A, D, BitsLost);
1994       if (BitsLost) {
1995         ProbTrue = ProbTrue.lshr(BitsLost*2);
1996         Tmp1 = Tmp1.lshr(BitsLost*2);
1997         Tmp2 = Tmp2.lshr(BitsLost*2);
1998       }
1999
2000       bool Overflow1 = false, Overflow2 = false;
2001       APInt Tmp4 = Tmp2.uadd_ov(Tmp3, Overflow1);
2002       APInt ProbFalse = Tmp4.uadd_ov(Tmp1, Overflow2);
2003
2004       if (Overflow1 || Overflow2) {
2005         ProbTrue = ProbTrue.lshr(1);
2006         Tmp1 = Tmp1.lshr(1);
2007         Tmp2 = Tmp2.lshr(1);
2008         Tmp3 = Tmp3.lshr(1);
2009         Tmp4 = Tmp2 + Tmp3;
2010         ProbFalse = Tmp4 + Tmp1;
2011       }
2012
2013       // The sum of branch weights must fit in 32-bits.
2014       if (ProbTrue.isNegative() && ProbFalse.isNegative()) {
2015         ProbTrue = ProbTrue.lshr(1);
2016         ProbFalse = ProbFalse.lshr(1);
2017       }
2018
2019       if (ProbTrue != ProbFalse) {
2020         // Normalize the result.
2021         APInt GCD = APIntOps::GreatestCommonDivisor(ProbTrue, ProbFalse);
2022         ProbTrue = ProbTrue.udiv(GCD);
2023         ProbFalse = ProbFalse.udiv(GCD);
2024
2025         MDBuilder MDB(BI->getContext());
2026         MDNode *N = MDB.createBranchWeights(ProbTrue.getZExtValue(),
2027                                             ProbFalse.getZExtValue());
2028         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, N);
2029       } else {
2030         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, NULL);
2031       }
2032     } else {
2033       PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, NULL);
2034     }
2035
2036     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2037     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2038       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2039         I->clone()->insertBefore(PBI);
2040
2041     return true;
2042   }
2043   return false;
2044 }
2045
2046 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2047 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2048 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2049 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2050 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2051   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2052   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2053
2054   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2055   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2056   // this conditional branch redundant.
2057   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2058       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2059     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2060     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2061     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2062       // Turn this into a branch on constant.
2063       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2064       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2065                                         CondIsTrue));
2066       return true;  // Nuke the branch on constant.
2067     }
2068
2069     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2070     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2071     // simplifycfg will thread the block.
2072     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2073       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2074       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2075                                        std::distance(PB, PE),
2076                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2077                                        BB->begin());
2078       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2079       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2080       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2081       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2082         BasicBlock *P = *PI;
2083         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2084             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2085             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2086             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2087           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2088           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2089                                               CondIsTrue), P);
2090         } else {
2091           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2092         }
2093       }
2094
2095       BI->setCondition(NewPN);
2096       return true;
2097     }
2098   }
2099
2100   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2101   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
2102   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2103   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2104   // Ignore dbg intrinsics.
2105   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2106     ++BBI;
2107   if (&*BBI != BI)
2108     return false;
2109
2110
2111   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2112     if (CE->canTrap())
2113       return false;
2114
2115   int PBIOp, BIOp;
2116   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2117     PBIOp = BIOp = 0;
2118   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2119     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2120   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2121     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2122   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2123     PBIOp = BIOp = 1;
2124   else
2125     return false;
2126
2127   // Check to make sure that the other destination of this branch
2128   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2129   // keep getting unwound.
2130   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2131     return false;
2132
2133   // Do not perform this transformation if it would require
2134   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2135   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2136   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2137
2138   unsigned NumPhis = 0;
2139   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2140        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
2141     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2142       return false;
2143
2144   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2145   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2146
2147   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2148                << "AND: " << *BI->getParent());
2149
2150
2151   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2152   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2153   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2154   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2155   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2156   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2157   // infinite loop with no cond branch.
2158   if (OtherDest == BB) {
2159     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2160     // or it won't matter if it's hot. :)
2161     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2162                                                   "infloop", BB->getParent());
2163     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2164     OtherDest = InfLoopBlock;
2165   }
2166
2167   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2168
2169   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2170   // it alone, but modify PBI.
2171
2172   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2173   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2174   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2175   if (PBIOp)
2176     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2177
2178   Value *BICond = BI->getCondition();
2179   if (BIOp)
2180     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2181
2182   // Merge the conditions.
2183   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2184
2185   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2186   PBI->setCondition(Cond);
2187   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2188   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2189
2190   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2191   // block that are identical to the entries for BI's block.
2192   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2193
2194   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2195   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2196   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2197   // them agree.
2198   PHINode *PN;
2199   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2200        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2201     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2202     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2203     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2204     if (BIV != PBIV) {
2205       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2206       Value *NV = cast<SelectInst>
2207         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2208       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2209     }
2210   }
2211
2212   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2213   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2214
2215   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2216   // one fewer predecessor.
2217   return true;
2218 }
2219
2220 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2221 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2222 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2223 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2224 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2225 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2226                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
2227   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2228   // First, figure out which successors to preserve.
2229   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2230   // successor.
2231   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2232   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
2233
2234   // Then remove the rest.
2235   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2236     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2237     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2238     if (Succ == KeepEdge1)
2239       KeepEdge1 = 0;
2240     else if (Succ == KeepEdge2)
2241       KeepEdge2 = 0;
2242     else
2243       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2244   }
2245
2246   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2247   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2248
2249   // Insert an appropriate new terminator.
2250   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
2251     if (TrueBB == FalseBB)
2252       // We were only looking for one successor, and it was present.
2253       // Create an unconditional branch to it.
2254       Builder.CreateBr(TrueBB);
2255     else
2256       // We found both of the successors we were looking for.
2257       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2258       Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2259   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2260     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2261     // terminator must be unreachable.
2262     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2263   } else {
2264     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2265     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2266     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2267     if (KeepEdge1 == 0)
2268       // Only TrueBB was found.
2269       Builder.CreateBr(TrueBB);
2270     else
2271       // Only FalseBB was found.
2272       Builder.CreateBr(FalseBB);
2273   }
2274
2275   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2276   return true;
2277 }
2278
2279 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2280 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2281 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2282 // unconditional otherwise.
2283 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2284   // Check for constant integer values in the select.
2285   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2286   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2287   if (!TrueVal || !FalseVal)
2288     return false;
2289
2290   // Find the relevant condition and destinations.
2291   Value *Condition = Select->getCondition();
2292   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2293   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2294
2295   // Perform the actual simplification.
2296   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
2297 }
2298
2299 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2300 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2301 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2302 // with
2303 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2304 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2305   // Check that both operands of the select are block addresses.
2306   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2307   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2308   if (!TBA || !FBA)
2309     return false;
2310
2311   // Extract the actual blocks.
2312   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2313   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2314
2315   // Perform the actual simplification.
2316   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
2317 }
2318
2319 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2320 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2321 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2322 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2323 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2324 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2325 /// like:
2326 ///
2327 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2328 /// DEFAULT:
2329 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2330 ///   br label %end
2331 /// end:
2332 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2333 ///
2334 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2335 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2336 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
2337                                                   const TargetData *TD,
2338                                                   IRBuilder<> &Builder) {
2339   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2340
2341   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2342   // complex.
2343   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2344
2345   Value *V = ICI->getOperand(0);
2346   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2347
2348   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2349   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2350   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2351   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2352   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2353
2354   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2355   if (SI->getCondition() != V)
2356     return false;
2357
2358   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2359   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2360   // away.
2361   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2362     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2363     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2364     ICI->setOperand(0, VVal);
2365
2366     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
2367       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2368       ICI->eraseFromParent();
2369     }
2370     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2371     return SimplifyCFG(BB) | true;
2372   }
2373
2374   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2375   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2376   // and zap it.
2377   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2378     Value *V;
2379     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2380       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2381     else
2382       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2383
2384     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2385     ICI->eraseFromParent();
2386     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2387     return SimplifyCFG(BB) | true;
2388   }
2389
2390   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2391   // the block.
2392   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2393   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
2394   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2395       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2396     return false;
2397
2398   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2399   // true in the PHI.
2400   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2401   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2402
2403   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2404     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2405
2406   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2407   // false depending on if it is EQ or NE.
2408   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2409   ICI->eraseFromParent();
2410
2411   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2412   // the switch to the merge point on the compared value.
2413   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2414                                          BB->getParent(), BB);
2415   SI->addCase(Cst, NewBB);
2416
2417   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2418   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2419   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2420   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2421   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2422   return true;
2423 }
2424
2425 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2426 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2427 /// fold it into a switch instruction if so.
2428 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD,
2429                                       IRBuilder<> &Builder) {
2430   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2431   if (Cond == 0) return false;
2432
2433
2434   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2435   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2436   // 'setne's and'ed together, collect them.
2437   Value *CompVal = 0;
2438   std::vector<ConstantInt*> Values;
2439   bool TrueWhenEqual = true;
2440   Value *ExtraCase = 0;
2441   unsigned UsedICmps = 0;
2442
2443   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2444     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
2445                                      UsedICmps);
2446   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2447     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
2448                                      UsedICmps);
2449     TrueWhenEqual = false;
2450   }
2451
2452   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2453   if (CompVal == 0) return false;
2454
2455   // Avoid turning single icmps into a switch.
2456   if (UsedICmps <= 1)
2457     return false;
2458
2459   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2460   // instruction can't handle, remove them now.
2461   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2462   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2463
2464   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2465   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2466   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2467
2468   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2469   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2470
2471   // Figure out which block is which destination.
2472   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2473   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2474   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2475
2476   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2477
2478   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2479                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2480
2481   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2482   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2483   // right before the condbr to handle it.
2484   if (ExtraCase) {
2485     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2486     // Remove the uncond branch added to the old block.
2487     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2488     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2489
2490     if (TrueWhenEqual)
2491       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2492     else
2493       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2494
2495     OldTI->eraseFromParent();
2496
2497     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2498     // for the edge we just added.
2499     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2500
2501     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2502           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2503     BB = NewBB;
2504   }
2505
2506   Builder.SetInsertPoint(BI);
2507   // Convert pointer to int before we switch.
2508   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2509     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2510     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2511                                      TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2512                                      "magicptr");
2513   }
2514
2515   // Create the new switch instruction now.
2516   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2517
2518   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2519   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2520     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2521
2522   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2523   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2524   // the number of edges added.
2525   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2526        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2527     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2528     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2529     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2530       PN->addIncoming(InVal, BB);
2531   }
2532
2533   // Erase the old branch instruction.
2534   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2535
2536   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2537   return true;
2538 }
2539
2540 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2541   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2542   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2543   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2544   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2545   if (RI->getValue() != LPInst)
2546     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2547     // caused control to branch here.
2548     return false;
2549
2550   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2551   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2552   while (++I != E)
2553     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2554       return false;
2555
2556   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2557   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2558     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2559     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2560     // Insert a call instruction before the invoke.
2561     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2562     Call->takeName(II);
2563     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2564     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2565     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2566
2567     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2568     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2569     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2570     // updated.
2571     II->replaceAllUsesWith(Call);
2572     BB->removePredecessor(II->getParent());
2573
2574     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2575     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2576
2577     // Finally, delete the invoke instruction!
2578     II->eraseFromParent();
2579   }
2580
2581   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2582   BB->eraseFromParent();
2583   return true;
2584 }
2585
2586 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2587   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2588   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2589
2590   // Find predecessors that end with branches.
2591   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2592   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2593   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2594     BasicBlock *P = *PI;
2595     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2596     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2597       if (BI->isUnconditional())
2598         UncondBranchPreds.push_back(P);
2599       else
2600         CondBranchPreds.push_back(BI);
2601     }
2602   }
2603
2604   // If we found some, do the transformation!
2605   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2606     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2607       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2608       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2609             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2610       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2611     }
2612
2613     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2614     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2615       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2616       BB->eraseFromParent();
2617
2618     return true;
2619   }
2620
2621   // Check out all of the conditional branches going to this return
2622   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2623   // branch itself into a select/return pair.
2624   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2625     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2626
2627     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2628     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2629         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2630         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2631       return true;
2632   }
2633   return false;
2634 }
2635
2636 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2637   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2638
2639   bool Changed = false;
2640
2641   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2642   // be removed, do so.
2643   while (UI != BB->begin()) {
2644     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2645     --BBI;
2646     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2647     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2648     // operations may have this effect.
2649     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2650
2651     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2652       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2653         if (SI->isVolatile())
2654           break;
2655       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
2656         if (LI->isVolatile())
2657           break;
2658       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
2659         if (RMWI->isVolatile())
2660           break;
2661       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
2662         if (CXI->isVolatile())
2663           break;
2664       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
2665                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
2666         break;
2667       }
2668       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
2669       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
2670       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
2671       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
2672     }
2673
2674     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2675     if (!BBI->use_empty())
2676       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2677     BBI->eraseFromParent();
2678     Changed = true;
2679   }
2680
2681   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2682   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2683   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2684
2685   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2686   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2687     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2688     IRBuilder<> Builder(TI);
2689     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2690       if (BI->isUnconditional()) {
2691         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2692           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2693           TI->eraseFromParent();
2694           Changed = true;
2695         }
2696       } else {
2697         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2698           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
2699           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2700         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2701           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
2702           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2703           Changed = true;
2704         }
2705       }
2706     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2707       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2708            i != e; ++i)
2709         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
2710           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2711           SI->removeCase(i);
2712           --i; --e;
2713           Changed = true;
2714         }
2715       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2716       // destination and make it the default.
2717       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
2718         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2719         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2720              i != e; ++i) {
2721           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
2722               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
2723           if (entry.first == 0) {
2724             entry.first = 1;
2725             entry.second = i.getCaseIndex();
2726           } else {
2727             entry.first++;
2728           }
2729         }
2730
2731         // Find the most popular block.
2732         unsigned MaxPop = 0;
2733         unsigned MaxIndex = 0;
2734         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2735         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2736              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2737           if (I->second.first > MaxPop ||
2738               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2739             MaxPop = I->second.first;
2740             MaxIndex = I->second.second;
2741             MaxBlock = I->first;
2742           }
2743         }
2744         if (MaxBlock) {
2745           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2746           // edges to it.
2747           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
2748           Changed = true;
2749
2750           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2751           // it.
2752           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2753             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2754               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2755
2756           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2757                i != e; ++i)
2758             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
2759               SI->removeCase(i);
2760               --i; --e;
2761             }
2762         }
2763       }
2764     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2765       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2766         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2767         // place to note that the call does not throw though.
2768         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
2769         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2770
2771         // Insert the call now...
2772         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2773         Builder.SetInsertPoint(BI);
2774         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
2775                                           Args, II->getName());
2776         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2777         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2778         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2779         II->replaceAllUsesWith(CI);
2780         delete II;
2781         Changed = true;
2782       }
2783     }
2784   }
2785
2786   // If this block is now dead, remove it.
2787   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2788       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2789     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2790     BB->eraseFromParent();
2791     return true;
2792   }
2793
2794   return Changed;
2795 }
2796
2797 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2798 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2799 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
2800   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
2801
2802   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2803   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2804   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
2805   Cases.push_back(I.getCaseValue());
2806   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
2807   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
2808     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
2809       return false;
2810     Cases.push_back(I.getCaseValue());
2811   }
2812   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
2813
2814   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2815   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2816   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2817     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2818       return false;
2819   }
2820
2821   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2822   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
2823
2824   Value *Sub = SI->getCondition();
2825   if (!Offset->isNullValue())
2826     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
2827   Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
2828   Builder.CreateCondBr(
2829       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
2830
2831   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2832   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
2833        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2834     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
2835       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2836   }
2837   SI->eraseFromParent();
2838
2839   return true;
2840 }
2841
2842 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
2843 /// and use it to remove dead cases.
2844 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI) {
2845   Value *Cond = SI->getCondition();
2846   unsigned Bits = cast<IntegerType>(Cond->getType())->getBitWidth();
2847   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
2848   ComputeMaskedBits(Cond, KnownZero, KnownOne);
2849
2850   // Gather dead cases.
2851   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
2852   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
2853     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
2854         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
2855       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
2856       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
2857                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
2858     }
2859   }
2860
2861   // Remove dead cases from the switch.
2862   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
2863     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
2864     assert(Case != SI->case_default() &&
2865            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
2866     // Prune unused values from PHI nodes.
2867     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
2868     SI->removeCase(Case);
2869   }
2870
2871   return !DeadCases.empty();
2872 }
2873
2874 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
2875 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
2876 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
2877 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
2878 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
2879 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
2880                                               BasicBlock *BB,
2881                                               int *PhiIndex) {
2882   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
2883     return NULL; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
2884   if (!BB->getSinglePredecessor())
2885     return NULL; // BB must be dominated by the switch.
2886
2887   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2888   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
2889     return NULL; // Terminator must be unconditional branch.
2890
2891   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
2892
2893   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
2894   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
2895     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
2896     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
2897
2898     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
2899     if (InValue != CaseValue) continue;
2900
2901     *PhiIndex = Idx;
2902     return PHI;
2903   }
2904
2905   return NULL;
2906 }
2907
2908 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
2909 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
2910 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
2911 /// Returns true if a change is made.
2912 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
2913   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
2914   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
2915
2916   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
2917     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
2918     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
2919
2920     int PhiIndex;
2921     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
2922                                                  &PhiIndex);
2923     if (!PHI) continue;
2924
2925     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
2926   }
2927
2928   bool Changed = false;
2929
2930   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
2931        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
2932     PHINode *Phi = I->first;
2933     SmallVector<int,4> &Indexes = I->second;
2934
2935     if (Indexes.size() < 2) continue;
2936
2937     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
2938       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
2939     Changed = true;
2940   }
2941
2942   return Changed;
2943 }
2944
2945 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
2946 /// initializing an array of constants like C.
2947 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
2948   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
2949     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
2950
2951   return isa<ConstantFP>(C) ||
2952       isa<ConstantInt>(C) ||
2953       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
2954       isa<GlobalValue>(C) ||
2955       isa<UndefValue>(C);
2956 }
2957
2958 /// GetCaseResulsts - Try to determine the resulting constant values in phi
2959 /// nodes at the common destination basic block for one of the case
2960 /// destinations of a switch instruction.
2961 static bool GetCaseResults(SwitchInst *SI,
2962                            BasicBlock *CaseDest,
2963                            BasicBlock **CommonDest,
2964                            SmallVector<std::pair<PHINode*,Constant*>, 4> &Res) {
2965   // The block from which we enter the common destination.
2966   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
2967
2968   // If CaseDest is empty, continue to its successor.
2969   if (CaseDest->getFirstNonPHIOrDbg() == CaseDest->getTerminator() &&
2970       !isa<PHINode>(CaseDest->begin())) {
2971
2972     TerminatorInst *Terminator = CaseDest->getTerminator();
2973     if (Terminator->getNumSuccessors() != 1)
2974       return false;
2975
2976     Pred = CaseDest;
2977     CaseDest = Terminator->getSuccessor(0);
2978   }
2979
2980   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
2981   if (!*CommonDest)
2982     *CommonDest = CaseDest;
2983   // If the destination isn't the common one, abort.
2984   if (CaseDest != *CommonDest)
2985     return false;
2986
2987   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
2988   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
2989   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
2990     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
2991     if (Idx == -1)
2992       continue;
2993
2994     Constant *ConstVal = dyn_cast<Constant>(PHI->getIncomingValue(Idx));
2995     if (!ConstVal)
2996       return false;
2997
2998     // Be conservative about which kinds of constants we support.
2999     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3000       return false;
3001
3002     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3003   }
3004
3005   return true;
3006 }
3007
3008 /// BuildLookupTable - Build a lookup table with the contents of Results, using
3009 /// DefaultResult to fill the holes in the table. If the table ends up
3010 /// containing the same result in each element, set *SingleResult to that value
3011 /// and return NULL.
3012 static GlobalVariable *BuildLookupTable(Module &M,
3013                                         uint64_t TableSize,
3014                                         ConstantInt *Offset,
3015               const SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4>& Results,
3016                                         Constant *DefaultResult,
3017                                         Constant **SingleResult) {
3018   assert(Results.size() && "Need values to build lookup table");
3019   assert(TableSize >= Results.size() && "Table needs to hold all values");
3020
3021   // If all values in the table are equal, this is that value.
3022   Constant *SameResult = Results.begin()->second;
3023
3024   // Build up the table contents.
3025   std::vector<Constant*> TableContents(TableSize);
3026   for (size_t I = 0, E = Results.size(); I != E; ++I) {
3027     ConstantInt *CaseVal = Results[I].first;
3028     Constant *CaseRes = Results[I].second;
3029
3030     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue()).getLimitedValue();
3031     TableContents[Idx] = CaseRes;
3032
3033     if (CaseRes != SameResult)
3034       SameResult = NULL;
3035   }
3036
3037   // Fill in any holes in the table with the default result.
3038   if (Results.size() < TableSize) {
3039     for (unsigned i = 0; i < TableSize; ++i) {
3040       if (!TableContents[i])
3041         TableContents[i] = DefaultResult;
3042     }
3043
3044     if (DefaultResult != SameResult)
3045       SameResult = NULL;
3046   }
3047
3048   // Same result was used in the entire table; just return that.
3049   if (SameResult) {
3050     *SingleResult = SameResult;
3051     return NULL;
3052   }
3053
3054   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(DefaultResult->getType(), TableSize);
3055   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3056
3057   GlobalVariable *GV = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3058                                           GlobalVariable::PrivateLinkage,
3059                                           Initializer,
3060                                           "switch.table");
3061   GV->setUnnamedAddr(true);
3062   return GV;
3063 }
3064
3065 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3066 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3067 /// replace the switch with lookup tables.
3068 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3069                                 IRBuilder<> &Builder) {
3070   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3071   // FIXME: Handle unreachable cases.
3072
3073   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3074   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3075
3076   // FIXME: If the results are all integers and the lookup table would fit in a
3077   // target-legal register, we should store them as a bitmap and use shift/mask
3078   // to look up the result.
3079
3080   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3081   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3082   // string and lookup indices into that.
3083
3084   // Ignore the switch if the number of cases are too small.
3085   // This is similar to the check when building jump tables in
3086   // SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3087   // FIXME: Determine the best cut-off.
3088   if (SI->getNumCases() < 4)
3089     return false;
3090
3091   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3092   // common destination, as well as the the min and max case values.
3093   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3094   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3095   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3096   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3097
3098   BasicBlock *CommonDest = NULL;
3099   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3100   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3101   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3102   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3103   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3104
3105   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3106     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3107     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3108       MinCaseVal = CaseVal;
3109     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3110       MaxCaseVal = CaseVal;
3111
3112     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3113     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3114     ResultsTy Results;
3115     if (!GetCaseResults(SI, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results))
3116       return false;
3117
3118     // Append the result from this case to the list for each phi.
3119     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3120       if (!ResultLists.count(I->first))
3121         PHIs.push_back(I->first);
3122       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3123     }
3124   }
3125
3126   // Get the resulting values for the default case.
3127   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3128   if (!GetCaseResults(SI, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResultsList))
3129     return false;
3130   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3131     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3132     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3133     DefaultResults[PHI] = Result;
3134     ResultTypes[PHI] = Result->getType();
3135   }
3136
3137   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3138   // The table density should be at lest 40%. This is the same criterion as for
3139   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3140   // FIXME: Find the best cut-off.
3141   // Be careful to avoid overlow in the density computation.
3142   if (RangeSpread.zextOrSelf(64).ugt(UINT64_MAX / 4 - 1))
3143     return false;
3144   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3145   if (SI->getNumCases() * 10 < TableSize * 4)
3146     return false;
3147
3148   // Build the lookup tables.
3149   SmallDenseMap<PHINode*, GlobalVariable*> LookupTables;
3150   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> SingleResults;
3151
3152   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3153   for (SmallVector<PHINode*, 4>::iterator I = PHIs.begin(), E = PHIs.end();
3154        I != E; ++I) {
3155     PHINode *PHI = *I;
3156
3157     Constant *SingleResult = NULL;
3158     LookupTables[PHI] = BuildLookupTable(Mod, TableSize, MinCaseVal,
3159                                          ResultLists[PHI], DefaultResults[PHI],
3160                                          &SingleResult);
3161     SingleResults[PHI] = SingleResult;
3162   }
3163
3164   // Create the BB that does the lookups.
3165   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3166                                             "switch.lookup",
3167                                             CommonDest->getParent(),
3168                                             CommonDest);
3169
3170   // Check whether the condition value is within the case range, and branch to
3171   // the new BB.
3172   Builder.SetInsertPoint(SI);
3173   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3174                                         "switch.tableidx");
3175   Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3176       MinCaseVal->getType(), TableSize));
3177   Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3178
3179   // Populate the BB that does the lookups.
3180   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3181   bool ReturnedEarly = false;
3182   for (SmallVector<PHINode*, 4>::iterator I = PHIs.begin(), E = PHIs.end();
3183        I != E; ++I) {
3184     PHINode *PHI = *I;
3185     // There was a single result for this phi; just use that.
3186     if (Constant *SingleResult = SingleResults[PHI]) {
3187       PHI->addIncoming(SingleResult, LookupBB);
3188       continue;
3189     }
3190
3191     Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), TableIndex };
3192     Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(LookupTables[PHI], GEPIndices,
3193                                            "switch.gep");
3194     Value *Result = Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3195
3196     // If the result is only going to be used to return from the function,
3197     // we want to do that right here.
3198     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->use_begin())) {
3199       if (CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg() == CommonDest->getTerminator()) {
3200         Builder.CreateRet(Result);
3201         ReturnedEarly = true;
3202       }
3203     }
3204
3205     if (!ReturnedEarly)
3206       PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
3207   }
3208
3209   if (!ReturnedEarly)
3210     Builder.CreateBr(CommonDest);
3211
3212   // Remove the switch.
3213   for (unsigned i = 0; i < SI->getNumSuccessors(); ++i) {
3214     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3215     if (Succ == SI->getDefaultDest()) continue;
3216     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
3217   }
3218   SI->eraseFromParent();
3219
3220   ++NumLookupTables;
3221   return true;
3222 }
3223
3224 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3225   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
3226   if (!isValueEqualityComparison(SI))
3227     return false;
3228
3229   BasicBlock *BB = SI->getParent();
3230
3231   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3232   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
3233   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3234     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
3235       return SimplifyCFG(BB) | true;
3236
3237   Value *Cond = SI->getCondition();
3238   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
3239     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
3240       return SimplifyCFG(BB) | true;
3241
3242   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
3243   // away into any preds.
3244   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3245   // Ignore dbg intrinsics.
3246   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3247     ++BBI;
3248   if (SI == &*BBI)
3249     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
3250       return SimplifyCFG(BB) | true;
3251
3252   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
3253   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
3254     return SimplifyCFG(BB) | true;
3255
3256   // Remove unreachable cases.
3257   if (EliminateDeadSwitchCases(SI))
3258     return SimplifyCFG(BB) | true;
3259
3260   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
3261     return SimplifyCFG(BB) | true;
3262
3263   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder))
3264     return SimplifyCFG(BB) | true;
3265
3266   return false;
3267 }
3268
3269 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
3270   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
3271   bool Changed = false;
3272
3273   // Eliminate redundant destinations.
3274   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
3275   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
3276     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
3277     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
3278       Dest->removePredecessor(BB);
3279       IBI->removeDestination(i);
3280       --i; --e;
3281       Changed = true;
3282     }
3283   }
3284
3285   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
3286     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
3287     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
3288     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3289     return true;
3290   }
3291
3292   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
3293     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
3294     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
3295     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3296     return true;
3297   }
3298
3299   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
3300     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
3301       return SimplifyCFG(BB) | true;
3302   }
3303   return Changed;
3304 }
3305
3306 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
3307   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3308
3309   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
3310   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime();
3311   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
3312       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
3313     return true;
3314
3315   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
3316   // against a constant, try to simplify the block.
3317   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
3318     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
3319       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
3320         ;
3321       if (I->isTerminator() &&
3322           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD, Builder))
3323         return true;
3324     }
3325
3326   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
3327   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
3328   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
3329   // for PHI nodes in common successor.
3330   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
3331     return SimplifyCFG(BB) | true;
3332   return false;
3333 }
3334
3335
3336 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
3337   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3338
3339   // Conditional branch
3340   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
3341     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3342     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
3343     // switch.
3344     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3345       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
3346         return SimplifyCFG(BB) | true;
3347
3348     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
3349     // Ignore dbg intrinsics.
3350     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
3351     // Ignore dbg intrinsics.
3352     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3353       ++I;
3354     if (&*I == BI) {
3355       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
3356         return SimplifyCFG(BB) | true;
3357     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
3358       ++I;
3359       // Ignore dbg intrinsics.
3360       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3361         ++I;
3362       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
3363         return SimplifyCFG(BB) | true;
3364     }
3365   }
3366
3367   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
3368   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD, Builder))
3369     return true;
3370
3371   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
3372   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
3373   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
3374   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
3375     return SimplifyCFG(BB) | true;
3376
3377   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
3378   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
3379   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
3380   // can hoist it up to the branching block.
3381   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
3382     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
3383       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
3384         return SimplifyCFG(BB) | true;
3385     } else {
3386       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
3387       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
3388       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
3389       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
3390           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
3391         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
3392           return SimplifyCFG(BB) | true;
3393     }
3394   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
3395     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
3396     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
3397     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
3398     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
3399         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
3400       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
3401         return SimplifyCFG(BB) | true;
3402   }
3403
3404   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
3405   // through this block if any PHI node entries are constants.
3406   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
3407     if (PN->getParent() == BI->getParent())
3408       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
3409         return SimplifyCFG(BB) | true;
3410
3411   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
3412   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
3413     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
3414       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
3415         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
3416           return SimplifyCFG(BB) | true;
3417
3418   return false;
3419 }
3420
3421 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
3422 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
3423   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
3424   if (!C)
3425     return false;
3426
3427   if (!I->hasOneUse()) // Only look at single-use instructions, for compile time
3428     return false;
3429
3430   if (C->isNullValue()) {
3431     Instruction *Use = I->use_back();
3432
3433     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
3434     // control flow (eg. calls)
3435     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
3436       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
3437         return false;
3438
3439     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
3440     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
3441       if (GEP->getPointerOperand() == I)
3442         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
3443
3444     // Look through bitcasts.
3445     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
3446       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
3447
3448     // Load from null is undefined.
3449     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
3450       return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
3451
3452     // Store to null is undefined.
3453     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
3454       return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
3455   }
3456   return false;
3457 }
3458
3459 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
3460 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
3461 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
3462   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
3463        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
3464     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
3465       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
3466         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
3467         IRBuilder<> Builder(T);
3468         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
3469           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
3470           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
3471           // destination from conditional branches.
3472           if (BI->isUnconditional())
3473             Builder.CreateUnreachable();
3474           else
3475             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
3476                                                          BI->getSuccessor(0));
3477           BI->eraseFromParent();
3478           return true;
3479         }
3480         // TODO: SwitchInst.
3481       }
3482
3483   return false;
3484 }
3485
3486 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
3487   bool Changed = false;
3488
3489   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
3490   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
3491
3492   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
3493   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
3494   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3495        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
3496       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
3497     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
3498     DeleteDeadBlock(BB);
3499     return true;
3500   }
3501
3502   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
3503   // away...
3504   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
3505
3506   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
3507   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
3508
3509   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
3510   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
3511
3512   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
3513   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
3514   // if there are no PHI nodes.
3515   //
3516   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
3517     return true;
3518
3519   IRBuilder<> Builder(BB);
3520
3521   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
3522   // eliminate it, do so now.
3523   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
3524     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
3525       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
3526
3527   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
3528   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
3529     if (BI->isUnconditional()) {
3530       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
3531     } else {
3532       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
3533     }
3534   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
3535     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
3536   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
3537     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
3538   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
3539     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
3540   } else if (UnreachableInst *UI =
3541                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
3542     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
3543   } else if (IndirectBrInst *IBI =
3544                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
3545     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
3546   }
3547
3548   return Changed;
3549 }
3550
3551 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
3552 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
3553 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
3554 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
3555 ///
3556 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
3557   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
3558 }