Restucture a part of the SimplifyCFG pass and include a testcase.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/Type.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include <algorithm>
27 #include <functional>
28 #include <set>
29 #include <map>
30 using namespace llvm;
31
32 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
33 /// terminator instructions together.
34 ///
35 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
36   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
37   
38   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
39   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
40   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
41   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
42   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
43   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
44   
45   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
46     if (SI1Succs.count(*I))
47       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
48            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
49         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
50         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
51             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
52           return false;
53       }
54         
55   return true;
56 }
57
58 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
59 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
60 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
61 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
62 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
63                                   BasicBlock *ExistPred) {
64   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
65          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
66   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
67   
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
69     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
70     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
71     PN->addIncoming(V, NewPred);
72   }
73 }
74
75 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
76 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
77 //
78 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
79 //
80 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
81   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
82
83   DOUT << "Looking to fold " << BB->getNameStart() << " into " 
84        << Succ->getNameStart() << "\n";
85   // Shortcut, if there is only a single predecessor is must be BB and merging
86   // is always safe
87   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
88
89   typedef SmallPtrSet<Instruction*, 16> InstrSet;
90   InstrSet BBPHIs;
91
92   // Make a list of all phi nodes in BB
93   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
94   while (isa<PHINode>(*BBI)) BBPHIs.insert(BBI++);
95
96   // Make a list of the predecessors of BB
97   typedef SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BlockSet;
98   BlockSet BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
99
100   // Use that list to make another list of common predecessors of BB and Succ
101   BlockSet CommonPreds;
102   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
103         PI != PE; ++PI)
104     if (BBPreds.count(*PI))
105       CommonPreds.insert(*PI);
106
107   // Shortcut, if there are no common predecessors, merging is always safe
108   if (CommonPreds.begin() == CommonPreds.end())
109     return true;
110   
111   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
112   // merging these blocks
113   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
114     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
115
116     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
117     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
118     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
119     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
120     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
121       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
122             PI != PE; PI++) {
123         if (BBPN->getIncomingValueForBlock(*PI) 
124               != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
125           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
126                << Succ->getNameStart() << " is conflicting with " 
127                << BBPN->getNameStart() << " with regard to common predecessor "
128                << (*PI)->getNameStart() << "\n";
129           return false;
130         }
131       }
132       // Remove this phinode from the list of phis in BB, since it has been
133       // handled.
134       BBPHIs.erase(BBPN);
135     } else {
136       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
137       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
138             PI != PE; PI++) {
139         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
140         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
141         // of the block.
142         if (Val != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
143           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
144           << Succ->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
145           << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
146           return false;
147         }
148       }
149     }
150   }
151
152   // If there are any other phi nodes in BB that don't have a phi node in Succ
153   // to merge with, they must be moved to Succ completely. However, for any
154   // predecessors of Succ, branches will be added to the phi node that just
155   // point to itself. So, for any common predecessors, this must not cause
156   // conflicts.
157   for (InstrSet::iterator I = BBPHIs.begin(), E = BBPHIs.end();
158         I != E; I++) {
159     PHINode *PN = cast<PHINode>(*I);
160     for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
161           PI != PE; PI++)
162       if (PN->getIncomingValueForBlock(*PI) != PN) {
163         DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
164              << BB->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
165              << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
166         return false;
167       }
168   }
169
170   return true;
171 }
172
173 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
174 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
175 /// branch.  If possible, eliminate BB.
176 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
177                                                     BasicBlock *Succ) {
178   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
179   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
180   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
181   
182   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
183   
184   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
185     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
186     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
187     //
188     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
189     
190     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
191     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
192       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
193       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
194       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
195       
196       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
197       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
198       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
199         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
200         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
201           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
202           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
203           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
204           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
205           // simplifying the corresponding conditional branch).
206           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
207                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
208       } else {
209         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
210         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
211           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
212       }
213     }
214   }
215   
216   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
217     SmallVector<BasicBlock*, 16>
218     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
219     
220     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
221     // delete them.
222     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
223       if (PN->use_empty()) {
224         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
225         // users of the PHI nodes.
226         PN->eraseFromParent();
227       } else {
228         // The instruction is alive, so this means that BB must dominate all
229         // predecessors of Succ (Since all uses of the PN are after its
230         // definition, so in Succ or a block dominated by Succ. If a predecessor
231         // of Succ would not be dominated by BB, PN would violate the def before
232         // use SSA demand). Therefore, we can simply move the phi node to the
233         // next block.
234         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
235                                    BB->getInstList(), BB->begin());
236         
237         // We need to add new entries for the PHI node to account for
238         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
239         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ and all
240         // of its predecessors, this means that we should any newly added
241         // incoming edges should use the PHI node itself as the value for these
242         // edges, because they are loop back edges.
243         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
244           if (OldSuccPreds[i] != BB)
245             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
246       }
247   }
248     
249   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
250   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
251   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
252   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
253   return true;
254 }
255
256 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
257 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
258 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
259 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
260 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
261 /// be entered if the condition is false.
262 ///
263 ///
264 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
265                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
266   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
267          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
268   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
269   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
270
271   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
272   // branches if possible anyway.
273   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
274       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
275     return 0;
276   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
277   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
278
279   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
280   // either are.
281   if (Pred2Br->isConditional()) {
282     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
283     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
284     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
285     // probably not profitable.
286     if (Pred1Br->isConditional())
287       return 0;
288
289     std::swap(Pred1, Pred2);
290     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
291   }
292
293   if (Pred1Br->isConditional()) {
294     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
295     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
296     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
297         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
298       IfTrue = Pred1;
299       IfFalse = Pred2;
300     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
301                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
302       IfTrue = Pred2;
303       IfFalse = Pred1;
304     } else {
305       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
306       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
307       return 0;
308     }
309
310     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
311     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
312     // doesn't dominate BB.
313     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
314       return 0;
315
316     return Pred1Br->getCondition();
317   }
318
319   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
320   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
321   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
322   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
323       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
324       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
325       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
326       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
327     return 0;
328
329   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
330   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
331   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
332     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
333     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
334       IfTrue = Pred1;
335       IfFalse = Pred2;
336     } else {
337       IfTrue = Pred2;
338       IfFalse = Pred1;
339     }
340     return BI->getCondition();
341   }
342   return 0;
343 }
344
345
346 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
347 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
348 // generality of domination here, just a special case which works well enough
349 // for us.
350 //
351 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
352 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
353 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
354 // true is returned.
355 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
356                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
357   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
358   if (!I) {
359     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
360     // can be executed unconditionally.
361     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
362       if (C->canTrap())
363         return false;
364     return true;
365   }
366   BasicBlock *PBB = I->getParent();
367
368   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
369   // the bottom of this block.
370   if (PBB == BB) return false;
371
372   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
373   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
374   // statement".
375   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
376     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
377       if (!AggressiveInsts) return false;
378       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
379       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
380       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
381       switch (I->getOpcode()) {
382       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
383       case Instruction::Load:
384         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
385         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
386           return false;
387         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
388             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
389           return false;
390
391         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
392         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
393         // out to its predecessor.
394         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
395           return false;
396         break;
397       case Instruction::Add:
398       case Instruction::Sub:
399       case Instruction::And:
400       case Instruction::Or:
401       case Instruction::Xor:
402       case Instruction::Shl:
403       case Instruction::LShr:
404       case Instruction::AShr:
405       case Instruction::ICmp:
406       case Instruction::FCmp:
407         if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
408           return false;  // FP arithmetic might trap.
409         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
410       }
411
412       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
413       // defined in the conditional region.
414       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
415         if (!DominatesMergePoint(I->getOperand(i), BB, 0))
416           return false;
417       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
418       AggressiveInsts->insert(I);
419     }
420
421   return true;
422 }
423
424 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
425 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
426 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
427 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
428   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
429     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
430         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
431       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
432         Values.push_back(C);
433         return Inst->getOperand(0);
434       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
435         Values.push_back(C);
436         return Inst->getOperand(1);
437       }
438     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
439       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
440         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
441           if (LHS == RHS)
442             return LHS;
443     }
444   }
445   return 0;
446 }
447
448 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
449 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
450 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
451 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
452   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
453     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
454                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
455       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
456         Values.push_back(C);
457         return Inst->getOperand(0);
458       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
459         Values.push_back(C);
460         return Inst->getOperand(1);
461       }
462     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
463       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
464         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
465           if (LHS == RHS)
466             return LHS;
467     }
468   }
469   return 0;
470 }
471
472
473
474 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
475 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
476 /// the constants being compared.
477 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
478                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
479   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
480     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
481
482     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
483     // equal to one of the constants.
484     return true;
485   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
486     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
487
488     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
489     // equal to one of the constants.
490     return false;
491   }
492   return false;
493 }
494
495 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
496 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
497 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
498 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
499   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
500   
501   SmallVector<Instruction*, 16> InstrsToInspect;
502   InstrsToInspect.push_back(I);
503
504   while (!InstrsToInspect.empty()) {
505     I = InstrsToInspect.back();
506     InstrsToInspect.pop_back();
507
508     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
509
510     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
511     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
512       if (InstrsToInspect[i] == I) {
513         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
514         --i, --e;
515       }
516
517     // Add operands of dead instruction to worklist.
518     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
519       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
520         InstrsToInspect.push_back(OpI);
521
522     // Remove dead instruction.
523     I->eraseFromParent();
524   }
525 }
526
527 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
528 // see if a value is equal to constant integer value.
529 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
530   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
531     // Do not permit merging of large switch instructions into their
532     // predecessors unless there is only one predecessor.
533     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
534                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
535       return 0;
536
537     return SI->getCondition();
538   }
539   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
540     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
541       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
542         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
543              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
544             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
545           return ICI->getOperand(0);
546   return 0;
547 }
548
549 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
550 // represents and return the 'default' block.
551 static BasicBlock *
552 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
553                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
554                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
555   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
556     Cases.reserve(SI->getNumCases());
557     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
558       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
559     return SI->getDefaultDest();
560   }
561
562   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
563   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
564   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
565                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
566                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
567   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
568 }
569
570
571 // EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
572 // in the list that match the specified block.
573 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
574                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
575   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
576     if (Cases[i].second == BB) {
577       Cases.erase(Cases.begin()+i);
578       --i; --e;
579     }
580 }
581
582 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
583 // well.
584 static bool
585 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
586               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
587   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
588
589   // Make V1 be smaller than V2.
590   if (V1->size() > V2->size())
591     std::swap(V1, V2);
592
593   if (V1->size() == 0) return false;
594   if (V1->size() == 1) {
595     // Just scan V2.
596     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
597     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
598       if (TheVal == (*V2)[i].first)
599         return true;
600   }
601
602   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
603   std::sort(V1->begin(), V1->end());
604   std::sort(V2->begin(), V2->end());
605   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
606   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
607     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
608       return true;
609     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
610       ++i1;
611     else
612       ++i2;
613   }
614   return false;
615 }
616
617 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
618 // terminator instruction and its block is known to only have a single
619 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
620 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
621 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
622 // jump threading.
623 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
624                                                           BasicBlock *Pred) {
625   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
626   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
627
628   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
629   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
630   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
631
632   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
633   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
634   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
635                                                         PredCases);
636   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
637
638   // Find information about how control leaves this block.
639   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
640   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
641   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
642
643   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
644   // simplify TI based on this knowledge.
645   if (PredDef == TI->getParent()) {
646     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
647     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
648     // can simplify TI.
649     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
650       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
651         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
652         // uncond br.
653         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
654         Value *Cond = BTI->getCondition();
655         // Insert the new branch.
656         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
657
658         // Remove PHI node entries for the dead edge.
659         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
660
661         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
662              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
663
664         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
665         // If condition is now dead, nuke it.
666         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
667           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
668         return true;
669
670       } else {
671         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
672         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
673         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
674         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
675           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
676
677         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
678              << "Through successor TI: " << *TI;
679
680         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
681           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
682             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
683             SI->removeCase(i);
684           }
685
686         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
687         return true;
688       }
689     }
690
691   } else {
692     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
693     // which value (or set of values) this is.
694     ConstantInt *TIV = 0;
695     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
696     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
697       if (PredCases[i].second == TIBB) {
698         if (TIV == 0)
699           TIV = PredCases[i].first;
700         else
701           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
702       }
703     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
704
705     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
706     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
707     BasicBlock *TheRealDest = 0;
708     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
709       if (ThisCases[i].first == TIV) {
710         TheRealDest = ThisCases[i].second;
711         break;
712       }
713
714     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
715     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
716
717     // Remove PHI node entries for dead edges.
718     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
719     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
720       if (*SI != CheckEdge)
721         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
722       else
723         CheckEdge = 0;
724
725     // Insert the new branch.
726     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
727
728     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
729          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
730     Instruction *Cond = 0;
731     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
732       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
733     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
734
735     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
736     return true;
737   }
738   return false;
739 }
740
741 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
742 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
743 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
744 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
745 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
746   BasicBlock *BB = TI->getParent();
747   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
748   assert(CV && "Not a comparison?");
749   bool Changed = false;
750
751   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
752   while (!Preds.empty()) {
753     BasicBlock *Pred = Preds.back();
754     Preds.pop_back();
755
756     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
757     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
758     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
759
760     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
761       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
762       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
763       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
764
765       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
766       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
767
768       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
769       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
770       // build.
771       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
772
773       if (PredDefault == BB) {
774         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
775         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
776         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
777         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
778           if (PredCases[i].second != BB)
779             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
780           else {
781             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
782             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
783             PredCases.pop_back();
784             --i; --e;
785           }
786
787         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
788         if (PredDefault != BBDefault) {
789           PredDefault->removePredecessor(Pred);
790           PredDefault = BBDefault;
791           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
792         }
793         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
794           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
795               BBCases[i].second != BBDefault) {
796             PredCases.push_back(BBCases[i]);
797             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
798           }
799
800       } else {
801         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
802         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
803         // activated.
804         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
805         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
806           if (PredCases[i].second == BB) {
807             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
808             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
809             PredCases.pop_back();
810             --i; --e;
811           }
812
813         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
814         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
815         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
816           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
817             // If this is one we are capable of getting...
818             PredCases.push_back(BBCases[i]);
819             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
820             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
821           }
822
823         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
824         // they must go to the default destination of TI.
825         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
826                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
827           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
828           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
829         }
830       }
831
832       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
833       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
834       // successors.
835       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
836         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
837
838       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
839       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
840                                              PredCases.size(), PTI);
841       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
842         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
843
844       Instruction *DeadCond = 0;
845       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
846         // If PTI is a branch, remember the condition.
847         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
848       Pred->getInstList().erase(PTI);
849
850       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
851       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
852
853       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
854       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
855       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
856       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
857       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
858         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
859           if (InfLoopBlock == 0) {
860             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
861             // or it won't matter if it's hot. :)
862             InfLoopBlock = BasicBlock::Create("infloop", BB->getParent());
863             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
864           }
865           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
866         }
867
868       Changed = true;
869     }
870   }
871   return Changed;
872 }
873
874 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
875 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
876 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
877 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
878   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
879   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
880   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
881   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
882   // identical order.
883   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
884   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
885
886   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
887   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
888       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
889     return false;
890
891   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
892   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
893
894   do {
895     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
896     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
897     if (isa<TerminatorInst>(I1))
898       goto HoistTerminator;
899
900     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
901     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
902     // the now redundant second instruction.
903     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
904     if (!I2->use_empty())
905       I2->replaceAllUsesWith(I1);
906     BB2->getInstList().erase(I2);
907
908     I1 = BB1->begin();
909     I2 = BB2->begin();
910   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
911
912   return true;
913
914 HoistTerminator:
915   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
916   Instruction *NT = I1->clone();
917   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
918   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
919     I1->replaceAllUsesWith(NT);
920     I2->replaceAllUsesWith(NT);
921     NT->takeName(I1);
922   }
923
924   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
925   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
926   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
927   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
928   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
929   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
930     PHINode *PN;
931     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
932          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
933       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
934       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
935       if (BB1V != BB2V) {
936         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
937         // that determines the right value.
938         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
939         if (SI == 0)
940           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
941                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
942         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
943         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
944           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
945             PN->setIncomingValue(i, SI);
946       }
947     }
948   }
949
950   // Update any PHI nodes in our new successors.
951   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
952     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
953
954   BI->eraseFromParent();
955   return true;
956 }
957
958 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
959 /// across this block.
960 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
961   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
962   unsigned Size = 0;
963   
964   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
965   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
966   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
967     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
968     
969     // We can only support instructions that are do not define values that are
970     // live outside of the current basic block.
971     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
972          UI != E; ++UI) {
973       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
974       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
975     }
976     
977     // Looks ok, continue checking.
978   }
979
980   return true;
981 }
982
983 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
984 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
985 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
986 /// ultimate destination.
987 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
988   BasicBlock *BB = BI->getParent();
989   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
990   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
991   // outside of the block.
992   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
993     return false;
994   
995   // Degenerate case of a single entry PHI.
996   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
997     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
998       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
999     else
1000       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1001     PN->eraseFromParent();
1002     return true;    
1003   }
1004
1005   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1006   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1007   
1008   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1009   // constants.
1010   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1011     ConstantInt *CB;
1012     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
1013         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
1014       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1015       // branch to RealDest.
1016       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1017       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1018       
1019       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1020       
1021       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1022       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1023       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1024       // the edge we are about to create.
1025       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(RealDest->getName()+".critedge",
1026                                               RealDest->getParent(), RealDest);
1027       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1028       PHINode *PN;
1029       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1030            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1031         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1032         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1033       }
1034
1035       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1036       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1037       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1038       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1039       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1040       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1041         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1042           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1043         } else {
1044           // Clone the instruction.
1045           Instruction *N = BBI->clone();
1046           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1047           
1048           // Update operands due to translation.
1049           for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1050             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1051               TranslateMap.find(N->getOperand(i));
1052             if (PI != TranslateMap.end())
1053               N->setOperand(i, PI->second);
1054           }
1055           
1056           // Check for trivial simplification.
1057           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1058             TranslateMap[BBI] = C;
1059             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1060           } else {
1061             // Insert the new instruction into its new home.
1062             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1063             if (!BBI->use_empty())
1064               TranslateMap[BBI] = N;
1065           }
1066         }
1067       }
1068
1069       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1070       // to EdgeBB instead.
1071       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1072       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1073         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1074           BB->removePredecessor(PredBB);
1075           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1076         }
1077       
1078       // Recurse, simplifying any other constants.
1079       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1080     }
1081   }
1082
1083   return false;
1084 }
1085
1086 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1087 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1088 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1089   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1090   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1091   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1092   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1093   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1094   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1095   //
1096   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1097   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1098   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1099   if (!IfCond) return false;
1100   
1101   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1102   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1103   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1104   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1105   // fewer PHI nodes in this block.
1106   unsigned NumPhis = 0;
1107   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1108     if (NumPhis > 2)
1109       return false;
1110   
1111   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1112        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1113   
1114   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1115   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1116   // that need to be moved to the dominating block.
1117   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1118   
1119   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1120   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1121     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1122     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1123       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1124         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1125       else
1126         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1127     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1128                                     &AggressiveInsts) ||
1129                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1130                                     &AggressiveInsts)) {
1131       return false;
1132     }
1133   }
1134   
1135   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1136   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1137   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1138   // worth promoting to select instructions.
1139   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1140   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1141   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1142   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1143     IfBlock1 = Pred;
1144     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1145     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1146          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1147       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1148         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1149         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1150         // flow, so the xform is not worth it.
1151         return false;
1152       }
1153   }
1154     
1155   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1156   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1157     IfBlock2 = Pred;
1158     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1159     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1160          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1161       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1162         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1163         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1164         // flow, so the xform is not worth it.
1165         return false;
1166       }
1167   }
1168       
1169   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1170   // do all of the PHI's now.
1171
1172   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1173   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1174   if (IfBlock1) {
1175     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1176                                    IfBlock1->getInstList(),
1177                                    IfBlock1->begin(),
1178                                    IfBlock1->getTerminator());
1179   }
1180   if (IfBlock2) {
1181     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1182                                    IfBlock2->getInstList(),
1183                                    IfBlock2->begin(),
1184                                    IfBlock2->getTerminator());
1185   }
1186   
1187   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1188     // Change the PHI node into a select instruction.
1189     Value *TrueVal =
1190       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1191     Value *FalseVal =
1192       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1193     
1194     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1195     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1196     NV->takeName(PN);
1197     
1198     BB->getInstList().erase(PN);
1199   }
1200   return true;
1201 }
1202
1203 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1204 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1205 /// introducing a select if the return values disagree.
1206 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1207   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1208   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1209   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1210   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1211   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1212   
1213   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1214   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1215   // computation on one path or the other.
1216   BasicBlock::iterator BBI = TrueRet;
1217   if (BBI != TrueSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1218     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1219   BBI = FalseRet;
1220   if (BBI != FalseSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1221     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1222
1223   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1224   // there is no return value for this function, just change the
1225   // branch into a return.
1226   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1227     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1228     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1229     ReturnInst::Create(0, BI);
1230     BI->eraseFromParent();
1231     return true;
1232   }
1233     
1234   // Otherwise, build up the result values for the new return.
1235   SmallVector<Value*, 4> TrueResult;
1236   SmallVector<Value*, 4> FalseResult;
1237   
1238   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1239     // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1240     // so we can insert a new select instruction.
1241     Value *TrueValue = TrueRet->getOperand(i);
1242     Value *FalseValue = FalseRet->getOperand(i);
1243     
1244     // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1245     if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1246       if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1247         TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1248     if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1249       if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1250         FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1251     
1252     // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1253     // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1254     // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1255     // constant expression that prevents this transformation from being
1256     // safe.
1257     if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast<ConstantExpr>(TrueValue))
1258       if (TCV->canTrap())
1259         return false;
1260     if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast<ConstantExpr>(FalseValue))
1261       if (FCV->canTrap())
1262         return false;
1263     
1264     TrueResult.push_back(TrueValue);
1265     FalseResult.push_back(FalseValue);
1266   }
1267
1268   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1269   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1270   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1271   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1272   
1273   // Insert select instructions where needed.
1274   Value *BrCond = BI->getCondition();
1275   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1276     // Insert a select if the results differ.
1277     if (TrueResult[i] == FalseResult[i] || isa<UndefValue>(FalseResult[i]))
1278       continue;
1279     if (isa<UndefValue>(TrueResult[i])) {
1280       TrueResult[i] = FalseResult[i];
1281       continue;
1282     }
1283     
1284     TrueResult[i] = SelectInst::Create(BrCond, TrueResult[i],
1285                                        FalseResult[i], "retval", BI);
1286   }
1287
1288   Value *RI = ReturnInst::Create(&TrueResult[0], TrueResult.size(), BI);
1289       
1290   DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1291        << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1292        << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1293       
1294   BI->eraseFromParent();
1295   
1296   if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1297     ErasePossiblyDeadInstructionTree(BrCondI);
1298   return true;
1299 }
1300
1301
1302 namespace {
1303   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1304   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1305   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1306   struct ConstantIntOrdering {
1307     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1308       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1309     }
1310   };
1311 }
1312
1313 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1314 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1315 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1316 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1317 //
1318 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1319 //
1320 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1321   bool Changed = false;
1322   Function *M = BB->getParent();
1323
1324   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1325   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1326   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1327          "Can't Simplify entry block!");
1328
1329   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1330   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB)) ||
1331       (*pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB))) {
1332     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1333
1334     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1335     // of their predecessors is going away.
1336     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1337       SI->removePredecessor(BB);
1338
1339     while (!BB->empty()) {
1340       Instruction &I = BB->back();
1341       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1342       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1343       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1344       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1345       // uses, that all uses will eventually be removed.
1346       if (!I.use_empty())
1347         // Make all users of this instruction use undef instead
1348         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1349
1350       // Remove the instruction from the basic block
1351       BB->getInstList().pop_back();
1352     }
1353     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1354     return true;
1355   }
1356
1357   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1358   // away...
1359   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1360
1361   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1362   // eliminate it, do so now.
1363   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1364     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1365       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1366
1367   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1368   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1369   //
1370   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1371   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1372   // and return.
1373   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1374     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1375     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1376       // Find predecessors that end with branches.
1377       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1378       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1379       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1380         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1381         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1382           if (BI->isUnconditional())
1383             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1384           else
1385             CondBranchPreds.push_back(BI);
1386         }
1387       }
1388
1389       // If we found some, do the transformation!
1390       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1391         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1392           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1393           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1394                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1395           UncondBranchPreds.pop_back();
1396           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1397           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1398           Instruction *NewRet = RI->clone();
1399           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1400
1401           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1402           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1403           for (unsigned i = 0, e = NewRet->getNumOperands(); i != e; ++i)
1404             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(i)))
1405               if (PN->getParent() == BB)
1406                 NewRet->setOperand(i, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
1407           
1408           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1409           // longer branch to them.
1410           BB->removePredecessor(Pred);
1411           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1412         }
1413
1414         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1415         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1416           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1417           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1418
1419         return true;
1420       }
1421
1422       // Check out all of the conditional branches going to this return
1423       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1424       // branch itself into a select/return pair.
1425       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1426         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1427         CondBranchPreds.pop_back();
1428
1429         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1430         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1431             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1432             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1433           return true;
1434       }
1435     }
1436   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1437     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1438     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1439     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1440     // predecessor with an unwind.
1441     //
1442     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1443     while (!Preds.empty()) {
1444       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1445       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1446         if (BI->isUnconditional()) {
1447           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1448           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1449           Changed = true;
1450         }
1451       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1452         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1453           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1454           // is now a fall through...
1455           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1456           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1457
1458           // Insert the call now...
1459           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1460           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1461                                           Args.begin(), Args.end(), II->getName(), BI);
1462           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1463           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1464           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1465           II->replaceAllUsesWith(CI);
1466           delete II;
1467           Changed = true;
1468         }
1469
1470       Preds.pop_back();
1471     }
1472
1473     // If this block is now dead, remove it.
1474     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1475       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1476       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1477       return true;
1478     }
1479
1480   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1481     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1482       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1483       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1484       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1485         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1486           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1487
1488       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1489       // away into any preds.
1490       if (SI == &BB->front())
1491         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1492           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1493     }
1494   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1495     if (BI->isUnconditional()) {
1496       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1497       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1498
1499       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1500       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1501           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1502         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1503           return 1;
1504       
1505     } else {  // Conditional branch
1506       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1507         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1508         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1509         // switch.
1510         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1511           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1512             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1513
1514         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1515         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1516         if (&*I == BI ||
1517             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1518              &*++I == BI))
1519           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1520             return SimplifyCFG(BB) | true;
1521       }
1522       
1523       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1524       // through this block if any PHI node entries are constants.
1525       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1526         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1527           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1528             return SimplifyCFG(BB) | true;
1529
1530       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1531       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1532       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1533       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1534       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1535       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1536         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1537         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1538             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1539             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1540             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1541           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1542             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1543               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1544                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1545                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1546                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1547                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1548                   // which allows us to write this code once.
1549                   Value *NewCond =
1550                     BinaryOperator::CreateNot(PBI->getCondition(),
1551                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1552                   PBI->setCondition(NewCond);
1553                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1554                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1555                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1556                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1557                 }
1558
1559                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1560                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1561                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1562                   // two conditions together.
1563                   Instruction *New = Cond->clone();
1564                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1565                   New->takeName(Cond);
1566                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1567                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1568                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1569                     Instruction::Or : Instruction::And;
1570                   Value *NewCond =
1571                     BinaryOperator::Create(Opcode, PBI->getCondition(),
1572                                            New, "bothcond", PBI);
1573                   PBI->setCondition(NewCond);
1574                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1575                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1576                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1577                   }
1578                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1579                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1580                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1581                   }
1582                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1583                 }
1584               }
1585       }
1586
1587       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1588       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1589         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1590           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1591               
1592             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1593             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1594             // this conditional branch redundant.
1595             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1596                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1597               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1598               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1599               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1600                 // Turn this into a branch on constant.
1601                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1602                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1603                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1604               }
1605               
1606               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1607               // that merges in the constant and simplify the block result.
1608               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1609                 PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::Int1Ty,
1610                                                  BI->getCondition()->getName()+".pr",
1611                                                  BB->begin());
1612                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1613                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1614                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1615                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1616                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1617                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1618                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1619                                                         CondIsTrue), *PI);
1620                   } else {
1621                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1622                   }
1623                 
1624                 BI->setCondition(NewPN);
1625                 // This will thread the branch.
1626                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1627               }
1628             }
1629             
1630             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1631             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1632             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1633             if (&BB->front() == BI) {
1634               int PBIOp, BIOp;
1635               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1636                 PBIOp = BIOp = 0;
1637               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1638                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1639               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1640                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1641               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1642                 PBIOp = BIOp = 1;
1643               } else {
1644                 PBIOp = BIOp = -1;
1645               }
1646               
1647               // Check to make sure that the other destination of this branch
1648               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1649               // keep getting unwound.
1650               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1651                 PBIOp = BIOp = -1;
1652               
1653               // Do not perform this transformation if it would require 
1654               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1655               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1656               if (PBIOp != -1) {
1657                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1658            
1659                 unsigned NumPhis = 0;
1660                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1661                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1662                   if (NumPhis > 2) {
1663                     // Disable this xform.
1664                     PBIOp = -1;
1665                     break;
1666                   }
1667                 }
1668               }
1669
1670               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1671               if (PBIOp != -1) {
1672                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1673                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1674
1675                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1676                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1677                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1678                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1679                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1680                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1681                 if (OtherDest == BB)
1682                   OtherDest = CommonDest;
1683                 
1684                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1685                      << "AND: " << *BI->getParent();
1686                                 
1687                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1688                 // it alone, but modify PBI.
1689                 
1690                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1691                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1692                 if (PBIOp)
1693                   PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1694                                                       PBICond->getName()+".not",
1695                                                       PBI);
1696                 Value *BICond = BI->getCondition();
1697                 if (BIOp)
1698                   BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1699                                                      BICond->getName()+".not",
1700                                                      PBI);
1701                 // Merge the conditions.
1702                 Value *Cond =
1703                   BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1704                 
1705                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1706                 PBI->setCondition(Cond);
1707                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1708                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1709
1710                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1711                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1712                 PHINode *PN;
1713                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1714                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1715                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1716                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1717                 }
1718                 
1719                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1720                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1721                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1722                 // them agree.
1723                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1724                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1725                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1726                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1727                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1728                   if (BIV != PBIV) {
1729                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1730                     Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1731                                                    PBIV->getName()+".mux", PBI);
1732                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1733                   }
1734                 }
1735
1736                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1737
1738                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1739                 // one fewer predecessor.
1740                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1741               }
1742             }
1743           }
1744     }
1745   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1746     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1747     // be removed, do so.
1748     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1749     while (Unreachable != BB->begin()) {
1750       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1751       --BBI;
1752       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1753       // Delete this instruction
1754       BB->getInstList().erase(BBI);
1755       Changed = true;
1756     }
1757
1758     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1759     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1760     if (&BB->front() == Unreachable) {
1761       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1762       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1763         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1764
1765         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1766           if (BI->isUnconditional()) {
1767             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1768               new UnreachableInst(TI);
1769               TI->eraseFromParent();
1770               Changed = true;
1771             }
1772           } else {
1773             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1774               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1775               BI->eraseFromParent();
1776             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1777               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1778               BI->eraseFromParent();
1779               Changed = true;
1780             }
1781           }
1782         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1783           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1784             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1785               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1786               SI->removeCase(i);
1787               --i; --e;
1788               Changed = true;
1789             }
1790           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1791           // destination and make it the default.
1792           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1793             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1794             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1795               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1796
1797             // Find the most popular block.
1798             unsigned MaxPop = 0;
1799             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1800             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1801                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1802               if (I->second > MaxPop) {
1803                 MaxPop = I->second;
1804                 MaxBlock = I->first;
1805               }
1806             }
1807             if (MaxBlock) {
1808               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1809               // edges to it.
1810               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1811               Changed = true;
1812
1813               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1814               // it.
1815               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1816                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1817                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1818
1819               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1820                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1821                   SI->removeCase(i);
1822                   --i; --e;
1823                 }
1824             }
1825           }
1826         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1827           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1828             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1829             // place to note that the call does not throw though.
1830             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1831             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1832
1833             // Insert the call now...
1834             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1835             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1836                                             Args.begin(), Args.end(),
1837                                             II->getName(), BI);
1838             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1839             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1840             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1841             II->replaceAllUsesWith(CI);
1842             delete II;
1843             Changed = true;
1844           }
1845         }
1846       }
1847
1848       // If this block is now dead, remove it.
1849       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1850         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1851         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1852         return true;
1853       }
1854     }
1855   }
1856
1857   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1858   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1859   // if there are no PHI nodes.
1860   //
1861   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1862   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1863   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1864     if (*PI != OnlyPred) {
1865       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1866       break;
1867     }
1868
1869   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1870   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1871       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1872     // Check to see if there is only one distinct successor...
1873     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1874     OnlySucc = BB;
1875     for (; SI != SE; ++SI)
1876       if (*SI != OnlySucc) {
1877         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1878         break;
1879       }
1880   }
1881
1882   if (OnlySucc) {
1883     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1884
1885     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1886     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1887     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1888     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1889     // OnlyPred to OnlySucc.
1890     //
1891     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1892       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1893       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
1894     }
1895
1896     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
1897     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1898
1899     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
1900     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1901
1902     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1903     // source.
1904     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1905
1906     // Inherit predecessors name if it exists.
1907     if (!OnlyPred->hasName())
1908       OnlyPred->takeName(BB);
1909     
1910     // Erase basic block from the function.
1911     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1912
1913     return true;
1914   }
1915
1916   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1917   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1918   // into our predecessor.
1919   if (OnlyPred)
1920     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1921       if (BI->isConditional()) {
1922         // Get the other block.
1923         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1924         PI = pred_begin(OtherBB);
1925         ++PI;
1926         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1927           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1928           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1929           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1930           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1931           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1932         }
1933       }
1934
1935   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1936     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1937       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1938       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1939         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1940         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1941         // 'setne's and'ed together, collect them.
1942         Value *CompVal = 0;
1943         std::vector<ConstantInt*> Values;
1944         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1945         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1946           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1947           // instruction can't handle, remove them now.
1948           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1949           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1950
1951           // Figure out which block is which destination.
1952           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1953           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1954           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1955
1956           // Create the new switch instruction now.
1957           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
1958                                                Values.size(), BI);
1959
1960           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1961           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1962             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1963
1964           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1965           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1966           // the number of edges added.
1967           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1968                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1969             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1970             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1971             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1972               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1973           }
1974
1975           // Erase the old branch instruction.
1976           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1977
1978           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1979           // branch condition.
1980           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1981           return true;
1982         }
1983       }
1984
1985   return Changed;
1986 }