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