don't hoist FP additions into unconditional adds + selects. This
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/Type.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include <algorithm>
27 #include <functional>
28 #include <set>
29 #include <map>
30 using namespace llvm;
31
32 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
33 /// terminator instructions together.
34 ///
35 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
36   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
37   
38   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
39   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
40   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
41   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
42   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
43   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
44   
45   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
46     if (SI1Succs.count(*I))
47       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
48            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
49         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
50         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
51             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
52           return false;
53       }
54         
55   return true;
56 }
57
58 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
59 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
60 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
61 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
62 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
63                                   BasicBlock *ExistPred) {
64   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
65          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
66   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
67   
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
69     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
70     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
71     PN->addIncoming(V, NewPred);
72   }
73 }
74
75 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
76 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
77 //
78 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
79 //
80 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
81   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
82
83   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
84   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
85   // with incompatible values coming in from the two edges!
86   //
87   if (isa<PHINode>(Succ->front())) {
88     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
89     for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
90          PI != PE; ++PI)
91       if (BBPreds.count(*PI)) {
92         // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
93         // incompatible values coming in.
94         for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
95           PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
96           // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the
97           // values coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks
98           // (instead we should insert a conditional move or something, then
99           // merge the blocks).
100           if (PN->getIncomingValueForBlock(BB) !=
101               PN->getIncomingValueForBlock(*PI))
102             return false;  // Values are not equal...
103         }
104       }
105   }
106     
107   // Finally, if BB has PHI nodes that are used by things other than the PHIs in
108   // Succ and Succ has predecessors that are not Succ and not Pred, we cannot
109   // fold these blocks, as we don't know whether BB dominates Succ or not to
110   // update the PHI nodes correctly.
111   if (!isa<PHINode>(BB->begin()) || Succ->getSinglePredecessor()) return true;
112
113   // If the predecessors of Succ are only BB, handle it.
114   bool IsSafe = true;
115   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
116     if (*PI != BB) {
117       IsSafe = false;
118       break;
119     }
120   if (IsSafe) return true;
121   
122   // If the PHI nodes in BB are only used by instructions in Succ, we are ok if
123   // BB and Succ have no common predecessors.
124   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
125     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
126     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end(); UI != E;
127          ++UI)
128       if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() != Succ)
129         return false;
130   }
131   
132   // Scan the predecessor sets of BB and Succ, making sure there are no common
133   // predecessors.  Common predecessors would cause us to build a phi node with
134   // differing incoming values, which is not legal.
135   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
136   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
137     if (BBPreds.count(*PI))
138       return false;
139     
140   return true;
141 }
142
143 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
144 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
145 /// branch.  If possible, eliminate BB.
146 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
147                                                     BasicBlock *Succ) {
148   // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to include
149   // entries for BB's predecessors, not for BB itself.  Be careful though,
150   // if this transformation fails (returns true) then we cannot do this
151   // transformation!
152   //
153   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
154   
155   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
156   
157   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
158     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
159     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
160     //
161     const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
162     
163     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
164     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
165       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
166       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
167       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
168       
169       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
170       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
171       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
172         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
173         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
174           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
175                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
176       } else {
177         for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(),
178              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
179           // Add an incoming value for each of the new incoming values...
180           PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
181         }
182       }
183     }
184   }
185   
186   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
187     std::vector<BasicBlock*>
188     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
189     
190     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
191     // delete them.
192     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
193       if (PN->use_empty()) {
194         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
195         // users of the PHI nodes.
196         PN->eraseFromParent();
197       } else {
198         // The instruction is alive, so this means that Succ must have
199         // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
200         // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
201         // strictly dominated Succ.
202         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
203                                    BB->getInstList(), BB->begin());
204         
205         // We need to add new entries for the PHI node to account for
206         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
207         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
208         // this means that we should any newly added incoming edges should
209         // use the PHI node as the value for these edges, because they are
210         // loop back edges.
211         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
212           if (OldSuccPreds[i] != BB)
213             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
214       }
215   }
216     
217   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
218   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
219   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
220   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
221   return true;
222 }
223
224 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
225 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
226 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
227 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
228 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
229 /// be entered if the condition is false.
230 ///
231 ///
232 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
233                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
234   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
235          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
236   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
237   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
238
239   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
240   // branches if possible anyway.
241   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
242       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
243     return 0;
244   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
245   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
246
247   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
248   // either are.
249   if (Pred2Br->isConditional()) {
250     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
251     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
252     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
253     // probably not profitable.
254     if (Pred1Br->isConditional())
255       return 0;
256
257     std::swap(Pred1, Pred2);
258     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
259   }
260
261   if (Pred1Br->isConditional()) {
262     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
263     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
264     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
265         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
266       IfTrue = Pred1;
267       IfFalse = Pred2;
268     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
269                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
270       IfTrue = Pred2;
271       IfFalse = Pred1;
272     } else {
273       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
274       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
275       return 0;
276     }
277
278     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
279     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
280     // doesn't dominate BB.
281     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
282       return 0;
283
284     return Pred1Br->getCondition();
285   }
286
287   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
288   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
289   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
290   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
291       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
292       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
293       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
294       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
295     return 0;
296
297   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
298   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
299   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
300     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
301     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
302       IfTrue = Pred1;
303       IfFalse = Pred2;
304     } else {
305       IfTrue = Pred2;
306       IfFalse = Pred1;
307     }
308     return BI->getCondition();
309   }
310   return 0;
311 }
312
313
314 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
315 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
316 // generality of domination here, just a special case which works well enough
317 // for us.
318 //
319 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
320 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
321 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
322 // true is returned.
323 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
324                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
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".
343   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
344     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
345       if (!AggressiveInsts) return false;
346       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
347       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
348       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
349       switch (I->getOpcode()) {
350       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
351       case Instruction::Load:
352         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
353         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
354           return false;
355         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
356             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
357           return false;
358
359         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
360         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
361         // out to its predecessor.
362         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
363           return false;
364         break;
365       case Instruction::Add:
366       case Instruction::Sub:
367       case Instruction::And:
368       case Instruction::Or:
369       case Instruction::Xor:
370       case Instruction::Shl:
371       case Instruction::LShr:
372       case Instruction::AShr:
373       case Instruction::ICmp:
374       case Instruction::FCmp:
375         if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
376           return false;  // FP arithmetic might trap.
377         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
378       }
379
380       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
381       // defined in the conditional region.
382       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
383         if (!DominatesMergePoint(I->getOperand(i), BB, 0))
384           return false;
385       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
386       AggressiveInsts->insert(I);
387     }
388
389   return true;
390 }
391
392 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
393 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
394 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
395 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
396   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
397     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
398         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
399       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
400         Values.push_back(C);
401         return Inst->getOperand(0);
402       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
403         Values.push_back(C);
404         return Inst->getOperand(1);
405       }
406     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
407       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
408         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
409           if (LHS == RHS)
410             return LHS;
411     }
412   return 0;
413 }
414
415 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
416 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
417 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
418 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
419   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
420     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
421                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
422       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
423         Values.push_back(C);
424         return Inst->getOperand(0);
425       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
426         Values.push_back(C);
427         return Inst->getOperand(1);
428       }
429     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
430       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
431         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
432           if (LHS == RHS)
433             return LHS;
434     }
435   return 0;
436 }
437
438
439
440 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
441 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
442 /// the constants being compared.
443 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
444                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
445   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
446     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
447
448     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
449     // equal to one of the constants.
450     return true;
451   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
452     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
453
454     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
455     // equal to one of the constants.
456     return false;
457   }
458   return false;
459 }
460
461 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
462 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
463 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
464 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
465   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
466   
467   std::vector<Instruction*> InstrsToInspect;
468   InstrsToInspect.push_back(I);
469
470   while (!InstrsToInspect.empty()) {
471     I = InstrsToInspect.back();
472     InstrsToInspect.pop_back();
473
474     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
475
476     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
477     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
478       if (InstrsToInspect[i] == I) {
479         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
480         --i, --e;
481       }
482
483     // Add operands of dead instruction to worklist.
484     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
485       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
486         InstrsToInspect.push_back(OpI);
487
488     // Remove dead instruction.
489     I->eraseFromParent();
490   }
491 }
492
493 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
494 // see if a value is equal to constant integer value.
495 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
496   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
497     // Do not permit merging of large switch instructions into their
498     // predecessors unless there is only one predecessor.
499     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
500                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
501       return 0;
502
503     return SI->getCondition();
504   }
505   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
506     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
507       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
508         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
509              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
510             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
511           return ICI->getOperand(0);
512   return 0;
513 }
514
515 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
516 // represents and return the 'default' block.
517 static BasicBlock *
518 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
519                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
520                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
521   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
522     Cases.reserve(SI->getNumCases());
523     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
524       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
525     return SI->getDefaultDest();
526   }
527
528   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
529   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
530   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
531                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
532                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
533   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
534 }
535
536
537 // EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
538 // in the list that match the specified block.
539 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
540                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
541   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
542     if (Cases[i].second == BB) {
543       Cases.erase(Cases.begin()+i);
544       --i; --e;
545     }
546 }
547
548 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
549 // well.
550 static bool
551 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
552               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
553   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
554
555   // Make V1 be smaller than V2.
556   if (V1->size() > V2->size())
557     std::swap(V1, V2);
558
559   if (V1->size() == 0) return false;
560   if (V1->size() == 1) {
561     // Just scan V2.
562     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
563     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
564       if (TheVal == (*V2)[i].first)
565         return true;
566   }
567
568   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
569   std::sort(V1->begin(), V1->end());
570   std::sort(V2->begin(), V2->end());
571   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
572   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
573     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
574       return true;
575     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
576       ++i1;
577     else
578       ++i2;
579   }
580   return false;
581 }
582
583 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
584 // terminator instruction and its block is known to only have a single
585 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
586 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
587 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
588 // jump threading.
589 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
590                                                           BasicBlock *Pred) {
591   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
592   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
593
594   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
595   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
596   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
597
598   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
599   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
600   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
601                                                         PredCases);
602   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
603
604   // Find information about how control leaves this block.
605   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
606   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
607   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
608
609   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
610   // simplify TI based on this knowledge.
611   if (PredDef == TI->getParent()) {
612     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
613     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
614     // can simplify TI.
615     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
616       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
617         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
618         // uncond br.
619         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
620         Value *Cond = BTI->getCondition();
621         // Insert the new branch.
622         Instruction *NI = new BranchInst(ThisDef, TI);
623
624         // Remove PHI node entries for the dead edge.
625         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
626
627         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
628              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
629
630         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
631         // If condition is now dead, nuke it.
632         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
633           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
634         return true;
635
636       } else {
637         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
638         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
639         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
640         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
641           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
642
643         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
644              << "Through successor TI: " << *TI;
645
646         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
647           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
648             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
649             SI->removeCase(i);
650           }
651
652         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
653         return true;
654       }
655     }
656
657   } else {
658     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
659     // which value (or set of values) this is.
660     ConstantInt *TIV = 0;
661     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
662     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
663       if (PredCases[i].second == TIBB)
664         if (TIV == 0)
665           TIV = PredCases[i].first;
666         else
667           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
668     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
669
670     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
671     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
672     BasicBlock *TheRealDest = 0;
673     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
674       if (ThisCases[i].first == TIV) {
675         TheRealDest = ThisCases[i].second;
676         break;
677       }
678
679     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
680     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
681
682     // Remove PHI node entries for dead edges.
683     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
684     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
685       if (*SI != CheckEdge)
686         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
687       else
688         CheckEdge = 0;
689
690     // Insert the new branch.
691     Instruction *NI = new BranchInst(TheRealDest, TI);
692
693     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
694          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
695     Instruction *Cond = 0;
696     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
697       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
698     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
699
700     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
701     return true;
702   }
703   return false;
704 }
705
706 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
707 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
708 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
709 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
710 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
711   BasicBlock *BB = TI->getParent();
712   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
713   assert(CV && "Not a comparison?");
714   bool Changed = false;
715
716   std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
717   while (!Preds.empty()) {
718     BasicBlock *Pred = Preds.back();
719     Preds.pop_back();
720
721     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
722     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
723     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
724
725     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
726       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
727       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
728       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
729
730       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
731       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
732
733       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
734       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
735       // build.
736       std::vector<BasicBlock*> NewSuccessors;
737
738       if (PredDefault == BB) {
739         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
740         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
741         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
742         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
743           if (PredCases[i].second != BB)
744             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
745           else {
746             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
747             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
748             PredCases.pop_back();
749             --i; --e;
750           }
751
752         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
753         if (PredDefault != BBDefault) {
754           PredDefault->removePredecessor(Pred);
755           PredDefault = BBDefault;
756           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
757         }
758         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
759           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
760               BBCases[i].second != BBDefault) {
761             PredCases.push_back(BBCases[i]);
762             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
763           }
764
765       } else {
766         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
767         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
768         // activated.
769         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
770         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
771           if (PredCases[i].second == BB) {
772             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
773             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
774             PredCases.pop_back();
775             --i; --e;
776           }
777
778         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
779         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
780         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
781           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
782             // If this is one we are capable of getting...
783             PredCases.push_back(BBCases[i]);
784             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
785             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
786           }
787
788         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
789         // they must go to the default destination of TI.
790         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
791                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
792           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
793           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
794         }
795       }
796
797       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
798       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
799       // successors.
800       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
801         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
802
803       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
804       SwitchInst *NewSI = new SwitchInst(CV, PredDefault, PredCases.size(),PTI);
805       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
806         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
807
808       Instruction *DeadCond = 0;
809       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
810         // If PTI is a branch, remember the condition.
811         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
812       Pred->getInstList().erase(PTI);
813
814       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
815       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
816
817       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
818       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
819       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
820       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
821       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
822         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
823           if (InfLoopBlock == 0) {
824             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
825             // or it won't matter if it's hot. :)
826             InfLoopBlock = new BasicBlock("infloop", BB->getParent());
827             new BranchInst(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
828           }
829           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
830         }
831
832       Changed = true;
833     }
834   }
835   return Changed;
836 }
837
838 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
839 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
840 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
841 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
842   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
843   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
844   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
845   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
846   // identical order.
847   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
848   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
849
850   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
851   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
852       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
853     return false;
854
855   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
856   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
857
858   do {
859     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
860     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
861     if (isa<TerminatorInst>(I1))
862       goto HoistTerminator;
863
864     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
865     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
866     // the now redundant second instruction.
867     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
868     if (!I2->use_empty())
869       I2->replaceAllUsesWith(I1);
870     BB2->getInstList().erase(I2);
871
872     I1 = BB1->begin();
873     I2 = BB2->begin();
874   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
875
876   return true;
877
878 HoistTerminator:
879   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
880   Instruction *NT = I1->clone();
881   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
882   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
883     I1->replaceAllUsesWith(NT);
884     I2->replaceAllUsesWith(NT);
885     NT->takeName(I1);
886   }
887
888   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
889   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
890   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
891   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
892   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
893   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
894     PHINode *PN;
895     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
896          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
897       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
898       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
899       if (BB1V != BB2V) {
900         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
901         // that determines the right value.
902         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
903         if (SI == 0)
904           SI = new SelectInst(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
905                               BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
906         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
907         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
908           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
909             PN->setIncomingValue(i, SI);
910       }
911     }
912   }
913
914   // Update any PHI nodes in our new successors.
915   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
916     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
917
918   BI->eraseFromParent();
919   return true;
920 }
921
922 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
923 /// across this block.
924 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
925   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
926   unsigned Size = 0;
927   
928   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
929   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
930   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
931     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
932     
933     // We can only support instructions that are do not define values that are
934     // live outside of the current basic block.
935     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
936          UI != E; ++UI) {
937       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
938       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
939     }
940     
941     // Looks ok, continue checking.
942   }
943
944   return true;
945 }
946
947 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
948 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
949 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
950 /// ultimate destination.
951 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
952   BasicBlock *BB = BI->getParent();
953   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
954   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
955   // outside of the block.
956   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
957     return false;
958   
959   // Degenerate case of a single entry PHI.
960   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
961     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
962       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
963     else
964       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
965     PN->eraseFromParent();
966     return true;    
967   }
968
969   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
970   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
971   
972   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
973   // constants.
974   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
975     ConstantInt *CB;
976     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
977         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
978       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
979       // branch to RealDest.
980       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
981       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
982       
983       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
984       
985       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
986       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
987       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
988       // the edge we are about to create.
989       BasicBlock *EdgeBB = new BasicBlock(RealDest->getName()+".critedge",
990                                           RealDest->getParent(), RealDest);
991       new BranchInst(RealDest, EdgeBB);
992       PHINode *PN;
993       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
994            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
995         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
996         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
997       }
998
999       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1000       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1001       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1002       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1003       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1004       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1005         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1006           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1007         } else {
1008           // Clone the instruction.
1009           Instruction *N = BBI->clone();
1010           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1011           
1012           // Update operands due to translation.
1013           for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1014             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1015               TranslateMap.find(N->getOperand(i));
1016             if (PI != TranslateMap.end())
1017               N->setOperand(i, PI->second);
1018           }
1019           
1020           // Check for trivial simplification.
1021           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1022             TranslateMap[BBI] = C;
1023             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1024           } else {
1025             // Insert the new instruction into its new home.
1026             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1027             if (!BBI->use_empty())
1028               TranslateMap[BBI] = N;
1029           }
1030         }
1031       }
1032
1033       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1034       // to EdgeBB instead.
1035       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1036       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1037         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1038           BB->removePredecessor(PredBB);
1039           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1040         }
1041       
1042       // Recurse, simplifying any other constants.
1043       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1044     }
1045   }
1046
1047   return false;
1048 }
1049
1050 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1051 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1052 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1053   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1054   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1055   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1056   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1057   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1058   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1059   //
1060   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1061   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1062   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1063   if (!IfCond) return false;
1064   
1065   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1066   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1067   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1068   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1069   // fewer PHI nodes in this block.
1070   unsigned NumPhis = 0;
1071   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1072     if (NumPhis > 2)
1073       return false;
1074   
1075   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1076        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1077   
1078   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1079   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1080   // that need to be moved to the dominating block.
1081   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1082   
1083   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1084   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1085     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1086     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1087       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1088         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1089       else
1090         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1091     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1092                                     &AggressiveInsts) ||
1093                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1094                                     &AggressiveInsts)) {
1095       return false;
1096     }
1097   }
1098   
1099   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1100   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1101   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1102   // worth promoting to select instructions.
1103   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1104   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1105   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1106   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1107     IfBlock1 = Pred;
1108     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1109     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1110          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1111       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1112         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1113         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1114         // flow, so the xform is not worth it.
1115         return false;
1116       }
1117   }
1118     
1119   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1120   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1121     IfBlock2 = Pred;
1122     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1123     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1124          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1125       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1126         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1127         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1128         // flow, so the xform is not worth it.
1129         return false;
1130       }
1131   }
1132       
1133   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1134   // do all of the PHI's now.
1135
1136   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1137   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1138   if (IfBlock1) {
1139     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1140                                    IfBlock1->getInstList(),
1141                                    IfBlock1->begin(),
1142                                    IfBlock1->getTerminator());
1143   }
1144   if (IfBlock2) {
1145     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1146                                    IfBlock2->getInstList(),
1147                                    IfBlock2->begin(),
1148                                    IfBlock2->getTerminator());
1149   }
1150   
1151   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1152     // Change the PHI node into a select instruction.
1153     Value *TrueVal =
1154       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1155     Value *FalseVal =
1156       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1157     
1158     Value *NV = new SelectInst(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1159     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1160     NV->takeName(PN);
1161     
1162     BB->getInstList().erase(PN);
1163   }
1164   return true;
1165 }
1166
1167 namespace {
1168   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1169   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1170   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1171   struct ConstantIntOrdering {
1172     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1173       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1174     }
1175   };
1176 }
1177
1178 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1179 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1180 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1181 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1182 //
1183 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1184 //
1185 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1186   bool Changed = false;
1187   Function *M = BB->getParent();
1188
1189   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1190   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1191   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1192          "Can't Simplify entry block!");
1193
1194   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1195   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
1196       *pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1197     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1198
1199     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1200     // of their predecessors is going away.
1201     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1202       SI->removePredecessor(BB);
1203
1204     while (!BB->empty()) {
1205       Instruction &I = BB->back();
1206       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1207       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1208       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1209       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1210       // uses, that all uses will eventually be removed.
1211       if (!I.use_empty())
1212         // Make all users of this instruction use undef instead
1213         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1214
1215       // Remove the instruction from the basic block
1216       BB->getInstList().pop_back();
1217     }
1218     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1219     return true;
1220   }
1221
1222   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1223   // away...
1224   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1225
1226   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1227   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1228   //
1229   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1230   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1231   // and return.
1232   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1233     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1234     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1235       // Find predecessors that end with branches.
1236       std::vector<BasicBlock*> UncondBranchPreds;
1237       std::vector<BranchInst*> CondBranchPreds;
1238       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1239         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1240         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
1241           if (BI->isUnconditional())
1242             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1243           else
1244             CondBranchPreds.push_back(BI);
1245       }
1246
1247       // If we found some, do the transformation!
1248       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1249         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1250           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1251           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1252                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1253           UncondBranchPreds.pop_back();
1254           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1255           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1256           Instruction *NewRet = RI->clone();
1257           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1258
1259           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1260           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1261           if (NewRet->getNumOperands() == 1)
1262             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(0)))
1263               if (PN->getParent() == BB)
1264                 NewRet->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
1265           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1266           // longer branch to them.
1267           BB->removePredecessor(Pred);
1268           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1269         }
1270
1271         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1272         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1273           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1274           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1275
1276         return true;
1277       }
1278
1279       // Check out all of the conditional branches going to this return
1280       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1281       // branch itself into a select/return pair.
1282       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1283         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1284         CondBranchPreds.pop_back();
1285         BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1286         BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1287         BasicBlock *OtherSucc = TrueSucc == BB ? FalseSucc : TrueSucc;
1288
1289         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1290         if (isa<ReturnInst>(OtherSucc->getTerminator())) {
1291           // Check to see if there are only PHI instructions in this block.
1292           BasicBlock::iterator OSI = OtherSucc->getTerminator();
1293           if (OSI == OtherSucc->begin() || isa<PHINode>(--OSI)) {
1294             // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1295             // there is no return value for this function, just change the
1296             // branch into a return.
1297             if (RI->getNumOperands() == 0) {
1298               TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1299               FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1300               new ReturnInst(0, BI);
1301               BI->getParent()->getInstList().erase(BI);
1302               return true;
1303             }
1304
1305             // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1306             // so we can insert a new select instruction.
1307             Value *TrueValue = TrueSucc->getTerminator()->getOperand(0);
1308             Value *FalseValue = FalseSucc->getTerminator()->getOperand(0);
1309
1310             // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1311             if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1312               if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1313                 TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1314             if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1315               if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1316                 FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1317
1318             // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1319             // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1320             // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1321             // constant expression that prevents this transformation from being
1322             // safe.
1323             if ((!isa<ConstantExpr>(TrueValue) ||
1324                  !cast<ConstantExpr>(TrueValue)->canTrap()) &&
1325                 (!isa<ConstantExpr>(TrueValue) ||
1326                  !cast<ConstantExpr>(TrueValue)->canTrap())) {
1327               TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1328               FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1329
1330               // Insert a new select instruction.
1331               Value *NewRetVal;
1332               Value *BrCond = BI->getCondition();
1333               if (TrueValue != FalseValue)
1334                 NewRetVal = new SelectInst(BrCond, TrueValue,
1335                                            FalseValue, "retval", BI);
1336               else
1337                 NewRetVal = TrueValue;
1338               
1339               DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1340                    << "\n  " << *BI << "Select = " << *NewRetVal
1341                    << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1342
1343               new ReturnInst(NewRetVal, BI);
1344               BI->eraseFromParent();
1345               if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1346                 if (isInstructionTriviallyDead(BrCondI))
1347                   BrCondI->eraseFromParent();
1348               return true;
1349             }
1350           }
1351         }
1352       }
1353     }
1354   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1355     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1356     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1357     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1358     // predecessor with an unwind.
1359     //
1360     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1361     while (!Preds.empty()) {
1362       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1363       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1364         if (BI->isUnconditional()) {
1365           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1366           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1367           Changed = true;
1368         }
1369       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1370         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1371           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1372           // is now a fall through...
1373           BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1374           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1375
1376           // Insert the call now...
1377           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1378           CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(),
1379                                       Args.begin(), Args.end(), II->getName(), BI);
1380           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1381           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1382           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1383           II->replaceAllUsesWith(CI);
1384           delete II;
1385           Changed = true;
1386         }
1387
1388       Preds.pop_back();
1389     }
1390
1391     // If this block is now dead, remove it.
1392     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1393       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1394       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1395       return true;
1396     }
1397
1398   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1399     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1400       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1401       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1402       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1403         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1404           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1405
1406       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1407       // away into any preds.
1408       if (SI == &BB->front())
1409         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1410           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1411     }
1412   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1413     if (BI->isUnconditional()) {
1414       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1415       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1416
1417       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1418       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1419           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1420         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1421           return 1;
1422       
1423     } else {  // Conditional branch
1424       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1425         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1426         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1427         // switch.
1428         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1429           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1430             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1431
1432         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1433         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1434         if (&*I == BI ||
1435             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1436              &*++I == BI))
1437           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1438             return SimplifyCFG(BB) | true;
1439       }
1440       
1441       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1442       // through this block if any PHI node entries are constants.
1443       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1444         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1445           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1446             return SimplifyCFG(BB) | true;
1447
1448       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1449       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1450       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1451       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1452       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1453       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1454         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1455         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1456             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1457             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1458             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1459           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1460             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1461               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1462                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1463                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1464                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1465                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1466                   // which allows us to write this code once.
1467                   Value *NewCond =
1468                     BinaryOperator::createNot(PBI->getCondition(),
1469                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1470                   PBI->setCondition(NewCond);
1471                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1472                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1473                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1474                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1475                 }
1476
1477                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1478                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1479                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1480                   // two conditions together.
1481                   Instruction *New = Cond->clone();
1482                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1483                   New->takeName(Cond);
1484                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1485                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1486                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1487                     Instruction::Or : Instruction::And;
1488                   Value *NewCond =
1489                     BinaryOperator::create(Opcode, PBI->getCondition(),
1490                                            New, "bothcond", PBI);
1491                   PBI->setCondition(NewCond);
1492                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1493                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1494                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1495                   }
1496                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1497                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1498                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1499                   }
1500                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1501                 }
1502               }
1503       }
1504
1505       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1506       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1507         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1508           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1509               
1510             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1511             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1512             // this conditional branch redundant.
1513             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1514                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1515               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1516               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1517               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1518                 // Turn this into a branch on constant.
1519                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1520                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1521                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1522               }
1523               
1524               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1525               // that merges in the constant and simplify the block result.
1526               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1527                 PHINode *NewPN = new PHINode(Type::Int1Ty,
1528                                             BI->getCondition()->getName()+".pr",
1529                                             BB->begin());
1530                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1531                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1532                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1533                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1534                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1535                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1536                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1537                                                         CondIsTrue), *PI);
1538                   } else {
1539                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1540                   }
1541                 
1542                 BI->setCondition(NewPN);
1543                 // This will thread the branch.
1544                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1545               }
1546             }
1547             
1548             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1549             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1550             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1551             if (&BB->front() == BI) {
1552               int PBIOp, BIOp;
1553               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1554                 PBIOp = BIOp = 0;
1555               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1556                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1557               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1558                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1559               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1560                 PBIOp = BIOp = 1;
1561               } else {
1562                 PBIOp = BIOp = -1;
1563               }
1564               
1565               // Check to make sure that the other destination of this branch
1566               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1567               // keep getting unwound.
1568               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1569                 PBIOp = BIOp = -1;
1570               
1571               // Do not perform this transformation if it would require 
1572               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1573               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1574               if (PBIOp != -1) {
1575                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1576            
1577                 unsigned NumPhis = 0;
1578                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1579                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1580                   if (NumPhis > 2) {
1581                     // Disable this xform.
1582                     PBIOp = -1;
1583                     break;
1584                   }
1585                 }
1586               }
1587
1588               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1589               if (PBIOp != -1) {
1590                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1591                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1592
1593                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1594                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1595                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1596                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1597                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1598                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1599                 if (OtherDest == BB)
1600                   OtherDest = CommonDest;
1601                 
1602                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1603                      << "AND: " << *BI->getParent();
1604                                 
1605                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1606                 // it alone, but modify PBI.
1607                 
1608                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1609                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1610                 if (PBIOp)
1611                   PBICond = BinaryOperator::createNot(PBICond,
1612                                                       PBICond->getName()+".not",
1613                                                       PBI);
1614                 Value *BICond = BI->getCondition();
1615                 if (BIOp)
1616                   BICond = BinaryOperator::createNot(BICond,
1617                                                      BICond->getName()+".not",
1618                                                      PBI);
1619                 // Merge the conditions.
1620                 Value *Cond =
1621                   BinaryOperator::createOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1622                 
1623                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1624                 PBI->setCondition(Cond);
1625                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1626                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1627
1628                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1629                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1630                 PHINode *PN;
1631                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1632                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1633                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1634                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1635                 }
1636                 
1637                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1638                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1639                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1640                 // them agree.
1641                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1642                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1643                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1644                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1645                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1646                   if (BIV != PBIV) {
1647                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1648                     Value *NV = new SelectInst(PBICond, PBIV, BIV,
1649                                                PBIV->getName()+".mux", PBI);
1650                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1651                   }
1652                 }
1653
1654                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1655
1656                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1657                 // one fewer predecessor.
1658                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1659               }
1660             }
1661           }
1662     }
1663   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1664     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1665     // be removed, do so.
1666     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1667     while (Unreachable != BB->begin()) {
1668       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1669       --BBI;
1670       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1671       // Delete this instruction
1672       BB->getInstList().erase(BBI);
1673       Changed = true;
1674     }
1675
1676     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1677     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1678     if (&BB->front() == Unreachable) {
1679       std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1680       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1681         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1682
1683         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1684           if (BI->isUnconditional()) {
1685             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1686               new UnreachableInst(TI);
1687               TI->eraseFromParent();
1688               Changed = true;
1689             }
1690           } else {
1691             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1692               new BranchInst(BI->getSuccessor(1), BI);
1693               BI->eraseFromParent();
1694             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1695               new BranchInst(BI->getSuccessor(0), BI);
1696               BI->eraseFromParent();
1697               Changed = true;
1698             }
1699           }
1700         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1701           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1702             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1703               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1704               SI->removeCase(i);
1705               --i; --e;
1706               Changed = true;
1707             }
1708           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1709           // destination and make it the default.
1710           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1711             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1712             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1713               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1714
1715             // Find the most popular block.
1716             unsigned MaxPop = 0;
1717             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1718             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1719                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1720               if (I->second > MaxPop) {
1721                 MaxPop = I->second;
1722                 MaxBlock = I->first;
1723               }
1724             }
1725             if (MaxBlock) {
1726               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1727               // edges to it.
1728               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1729               Changed = true;
1730
1731               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1732               // it.
1733               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1734                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1735                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1736
1737               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1738                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1739                   SI->removeCase(i);
1740                   --i; --e;
1741                 }
1742             }
1743           }
1744         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1745           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1746             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1747             // place to note that the call does not throw though.
1748             BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1749             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1750
1751             // Insert the call now...
1752             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1753             CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(),
1754                                         Args.begin(), Args.end(),
1755                                         II->getName(), BI);
1756             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1757             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1758             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1759             II->replaceAllUsesWith(CI);
1760             delete II;
1761             Changed = true;
1762           }
1763         }
1764       }
1765
1766       // If this block is now dead, remove it.
1767       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1768         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1769         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1770         return true;
1771       }
1772     }
1773   }
1774
1775   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1776   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1777   // if there are no PHI nodes.
1778   //
1779   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1780   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1781   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1782     if (*PI != OnlyPred) {
1783       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1784       break;
1785     }
1786
1787   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1788   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1789       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1790     // Check to see if there is only one distinct successor...
1791     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1792     OnlySucc = BB;
1793     for (; SI != SE; ++SI)
1794       if (*SI != OnlySucc) {
1795         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1796         break;
1797       }
1798   }
1799
1800   if (OnlySucc) {
1801     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1802
1803     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1804     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1805     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1806     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1807     // OnlyPred to OnlySucc.
1808     //
1809     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1810       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1811       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
1812     }
1813
1814     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
1815     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1816
1817     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
1818     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1819
1820     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1821     // source.
1822     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1823
1824     // Inherit predecessors name if it exists.
1825     if (!OnlyPred->hasName())
1826       OnlyPred->takeName(BB);
1827     
1828     // Erase basic block from the function.
1829     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1830
1831     return true;
1832   }
1833
1834   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1835   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1836   // into our predecessor.
1837   if (OnlyPred)
1838     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1839       if (BI->isConditional()) {
1840         // Get the other block.
1841         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1842         PI = pred_begin(OtherBB);
1843         ++PI;
1844         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1845           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1846           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1847           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1848           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1849           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1850         }
1851       }
1852
1853   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1854     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1855       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1856       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1857         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1858         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1859         // 'setne's and'ed together, collect them.
1860         Value *CompVal = 0;
1861         std::vector<ConstantInt*> Values;
1862         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1863         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1864           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1865           // instruction can't handle, remove them now.
1866           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1867           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1868
1869           // Figure out which block is which destination.
1870           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1871           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1872           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1873
1874           // Create the new switch instruction now.
1875           SwitchInst *New = new SwitchInst(CompVal, DefaultBB,Values.size(),BI);
1876
1877           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1878           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1879             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1880
1881           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1882           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1883           // the number of edges added.
1884           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1885                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1886             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1887             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1888             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1889               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1890           }
1891
1892           // Erase the old branch instruction.
1893           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1894
1895           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1896           // branch condition.
1897           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1898           return true;
1899         }
1900       }
1901
1902   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1903   // eliminate it, do so now.
1904   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1905     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1906       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1907
1908   return Changed;
1909 }