For PR1043:
[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
23 #include <algorithm>
24 #include <functional>
25 #include <set>
26 #include <map>
27 using namespace llvm;
28
29 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
30 /// terminator instructions together.
31 ///
32 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
33   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
34   
35   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
36   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
37   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
38   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
39   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
40   std::set<BasicBlock*> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
41   
42   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
43     if (SI1Succs.count(*I))
44       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
45            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
46         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
47         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
48             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
49           return false;
50       }
51         
52   return true;
53 }
54
55 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
56 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
57 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
58 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
59 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
60                                   BasicBlock *ExistPred) {
61   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
62          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
63   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
64   
65   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
66     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
67     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
68     PN->addIncoming(V, NewPred);
69   }
70 }
71
72 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
73 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
74 //
75 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
76 //
77 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
78   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
79
80   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
81   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
82   // with incompatible values coming in from the two edges!
83   //
84   if (isa<PHINode>(Succ->front())) {
85     std::set<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
86     for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
87          PI != PE; ++PI)
88       if (std::find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end()) {
89         // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
90         // incompatible values coming in.
91         for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
92           PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
93           // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the
94           // values coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks
95           // (instead we should insert a conditional move or something, then
96           // merge the blocks).
97           if (PN->getIncomingValueForBlock(BB) !=
98               PN->getIncomingValueForBlock(*PI))
99             return false;  // Values are not equal...
100         }
101       }
102   }
103     
104   // Finally, if BB has PHI nodes that are used by things other than the PHIs in
105   // Succ and Succ has predecessors that are not Succ and not Pred, we cannot
106   // fold these blocks, as we don't know whether BB dominates Succ or not to
107   // update the PHI nodes correctly.
108   if (!isa<PHINode>(BB->begin()) || Succ->getSinglePredecessor()) return true;
109
110   // If the predecessors of Succ are only BB and Succ itself, we can handle this.
111   bool IsSafe = true;
112   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
113     if (*PI != Succ && *PI != BB) {
114       IsSafe = false;
115       break;
116     }
117   if (IsSafe) return true;
118   
119   // If the PHI nodes in BB are only used by instructions in Succ, we are ok if
120   // BB and Succ have no common predecessors.
121   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
122     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
123     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end(); UI != E;
124          ++UI)
125       if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() != Succ)
126         return false;
127   }
128   
129   // Scan the predecessor sets of BB and Succ, making sure there are no common
130   // predecessors.  Common predecessors would cause us to build a phi node with
131   // differing incoming values, which is not legal.
132   std::set<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
133   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
134     if (BBPreds.count(*PI))
135       return false;
136     
137   return true;
138 }
139
140 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
141 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
142 /// branch.  If possible, eliminate BB.
143 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
144                                                     BasicBlock *Succ) {
145   // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to include
146   // entries for BB's predecessors, not for BB itself.  Be careful though,
147   // if this transformation fails (returns true) then we cannot do this
148   // transformation!
149   //
150   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
151   
152   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
153   
154   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
155     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
156     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
157     //
158     const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
159     
160     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
161     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
162       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
163       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
164       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
165       
166       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
167       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
168       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
169         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
170         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
171           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
172                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
173       } else {
174         for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(),
175              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
176           // Add an incoming value for each of the new incoming values...
177           PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
178         }
179       }
180     }
181   }
182   
183   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
184     std::vector<BasicBlock*>
185     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
186     
187     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
188     // delete them.
189     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
190       if (PN->use_empty()) {
191         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
192         // users of the PHI nodes.
193         PN->eraseFromParent();
194       } else {
195         // The instruction is alive, so this means that Succ must have
196         // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
197         // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
198         // strictly dominated Succ.
199         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
200                                    BB->getInstList(), BB->begin());
201         
202         // We need to add new entries for the PHI node to account for
203         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
204         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
205         // this means that we should any newly added incoming edges should
206         // use the PHI node as the value for these edges, because they are
207         // loop back edges.
208         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
209           if (OldSuccPreds[i] != BB)
210             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
211       }
212   }
213     
214   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
215   std::string OldName = BB->getName();
216   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
217   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
218   
219   if (!OldName.empty() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
220     Succ->setName(OldName);
221   return true;
222 }
223
224 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
225 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
226 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
227 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
228 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
229 /// be entered if the condition is false.
230 ///
231 ///
232 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
233                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
234   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
235          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
236   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
237   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
238
239   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
240   // branches if possible anyway.
241   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
242       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
243     return 0;
244   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
245   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
246
247   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
248   // either are.
249   if (Pred2Br->isConditional()) {
250     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
251     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
252     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
253     // probably not profitable.
254     if (Pred1Br->isConditional())
255       return 0;
256
257     std::swap(Pred1, Pred2);
258     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
259   }
260
261   if (Pred1Br->isConditional()) {
262     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
263     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
264     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
265         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
266       IfTrue = Pred1;
267       IfFalse = Pred2;
268     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
269                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
270       IfTrue = Pred2;
271       IfFalse = Pred1;
272     } else {
273       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
274       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
275       return 0;
276     }
277
278     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
279     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
280     // doesn't dominate BB.
281     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
282       return 0;
283
284     return Pred1Br->getCondition();
285   }
286
287   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
288   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
289   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
290   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
291       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
292       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
293       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
294       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
295     return 0;
296
297   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
298   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
299   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
300     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
301     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
302       IfTrue = Pred1;
303       IfFalse = Pred2;
304     } else {
305       IfTrue = Pred2;
306       IfFalse = Pred1;
307     }
308     return BI->getCondition();
309   }
310   return 0;
311 }
312
313
314 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
315 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
316 // generality of domination here, just a special case which works well enough
317 // for us.
318 //
319 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
320 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
321 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
322 // true is returned.
323 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
324                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
325   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
326   if (!I) {
327     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
328     // can be executed unconditionally.
329     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
330       if (C->canTrap())
331         return false;
332     return true;
333   }
334   BasicBlock *PBB = I->getParent();
335
336   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
337   // the bottom of this block.
338   if (PBB == BB) return false;
339
340   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
341   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
342   // statement".
343   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
344     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
345       if (!AggressiveInsts) return false;
346       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
347       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
348       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
349       switch (I->getOpcode()) {
350       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
351       case Instruction::Load:
352         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
353         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
354           return false;
355         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
356             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
357           return false;
358
359         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
360         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
361         // out to its predecessor.
362         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
363           return false;
364         break;
365       case Instruction::Add:
366       case Instruction::Sub:
367       case Instruction::And:
368       case Instruction::Or:
369       case Instruction::Xor:
370       case Instruction::Shl:
371       case Instruction::LShr:
372       case Instruction::AShr:
373       case Instruction::ICmp:
374       case Instruction::FCmp:
375         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
376       }
377
378       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
379       // defined in the conditional region.
380       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
381         if (!DominatesMergePoint(I->getOperand(i), BB, 0))
382           return false;
383       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
384       AggressiveInsts->insert(I);
385     }
386
387   return true;
388 }
389
390 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
391 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
392 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
393 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
394   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
395     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
396         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
397       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
398         Values.push_back(C);
399         return Inst->getOperand(0);
400       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
401         Values.push_back(C);
402         return Inst->getOperand(1);
403       }
404     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
405       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
406         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
407           if (LHS == RHS)
408             return LHS;
409     }
410   return 0;
411 }
412
413 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
414 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
415 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
416 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
417   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
418     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
419                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
420       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
421         Values.push_back(C);
422         return Inst->getOperand(0);
423       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
424         Values.push_back(C);
425         return Inst->getOperand(1);
426       }
427     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
428       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
429         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
430           if (LHS == RHS)
431             return LHS;
432     }
433   return 0;
434 }
435
436
437
438 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
439 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
440 /// the constants being compared.
441 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
442                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
443   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
444     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
445
446     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
447     // equal to one of the constants.
448     return true;
449   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
450     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
451
452     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
453     // equal to one of the constants.
454     return false;
455   }
456   return false;
457 }
458
459 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
460 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
461 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
462 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
463   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
464   
465   std::vector<Instruction*> InstrsToInspect;
466   InstrsToInspect.push_back(I);
467
468   while (!InstrsToInspect.empty()) {
469     I = InstrsToInspect.back();
470     InstrsToInspect.pop_back();
471
472     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
473
474     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
475     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
476       if (InstrsToInspect[i] == I) {
477         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
478         --i, --e;
479       }
480
481     // Add operands of dead instruction to worklist.
482     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
483       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
484         InstrsToInspect.push_back(OpI);
485
486     // Remove dead instruction.
487     I->eraseFromParent();
488   }
489 }
490
491 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
492 // see if a value is equal to constant integer value.
493 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
494   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
495     // Do not permit merging of large switch instructions into their
496     // predecessors unless there is only one predecessor.
497     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
498                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
499       return 0;
500
501     return SI->getCondition();
502   }
503   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
504     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
505       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
506         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
507              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
508             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
509           return ICI->getOperand(0);
510   return 0;
511 }
512
513 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
514 // represents and return the 'default' block.
515 static BasicBlock *
516 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
517                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
518                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
519   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
520     Cases.reserve(SI->getNumCases());
521     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
522       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
523     return SI->getDefaultDest();
524   }
525
526   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
527   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
528   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
529                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
530                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
531   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
532 }
533
534
535 // EliminateBlockCases - Given an vector of bb/value pairs, remove any entries
536 // in the list that match the specified block.
537 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
538                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
539   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
540     if (Cases[i].second == BB) {
541       Cases.erase(Cases.begin()+i);
542       --i; --e;
543     }
544 }
545
546 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
547 // well.
548 static bool
549 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
550               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
551   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
552
553   // Make V1 be smaller than V2.
554   if (V1->size() > V2->size())
555     std::swap(V1, V2);
556
557   if (V1->size() == 0) return false;
558   if (V1->size() == 1) {
559     // Just scan V2.
560     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
561     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
562       if (TheVal == (*V2)[i].first)
563         return true;
564   }
565
566   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
567   std::sort(V1->begin(), V1->end());
568   std::sort(V2->begin(), V2->end());
569   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
570   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
571     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
572       return true;
573     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
574       ++i1;
575     else
576       ++i2;
577   }
578   return false;
579 }
580
581 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
582 // terminator instruction and its block is known to only have a single
583 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
584 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
585 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
586 // jump threading.
587 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
588                                                           BasicBlock *Pred) {
589   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
590   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
591
592   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
593   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
594   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
595
596   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
597   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
598   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
599                                                         PredCases);
600   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
601
602   // Find information about how control leaves this block.
603   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
604   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
605   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
606
607   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
608   // simplify TI based on this knowledge.
609   if (PredDef == TI->getParent()) {
610     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
611     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
612     // can simplify TI.
613     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
614       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
615         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
616         // uncond br.
617         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
618         Value *Cond = BTI->getCondition();
619         // Insert the new branch.
620         Instruction *NI = new BranchInst(ThisDef, TI);
621
622         // Remove PHI node entries for the dead edge.
623         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
624
625         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
626              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
627
628         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
629         // If condition is now dead, nuke it.
630         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
631           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
632         return true;
633
634       } else {
635         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
636         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
637         std::set<Constant*> DeadCases;
638         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
639           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
640
641         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
642              << "Through successor TI: " << *TI;
643
644         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
645           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
646             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
647             SI->removeCase(i);
648           }
649
650         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
651         return true;
652       }
653     }
654
655   } else {
656     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
657     // which value (or set of values) this is.
658     ConstantInt *TIV = 0;
659     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
660     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
661       if (PredCases[i].second == TIBB)
662         if (TIV == 0)
663           TIV = PredCases[i].first;
664         else
665           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
666     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
667
668     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
669     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
670     BasicBlock *TheRealDest = 0;
671     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
672       if (ThisCases[i].first == TIV) {
673         TheRealDest = ThisCases[i].second;
674         break;
675       }
676
677     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
678     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
679
680     // Remove PHI node entries for dead edges.
681     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
682     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
683       if (*SI != CheckEdge)
684         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
685       else
686         CheckEdge = 0;
687
688     // Insert the new branch.
689     Instruction *NI = new BranchInst(TheRealDest, TI);
690
691     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
692          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
693     Instruction *Cond = 0;
694     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
695       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
696     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
697
698     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
699     return true;
700   }
701   return false;
702 }
703
704 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
705 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
706 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
707 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
708 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
709   BasicBlock *BB = TI->getParent();
710   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
711   assert(CV && "Not a comparison?");
712   bool Changed = false;
713
714   std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
715   while (!Preds.empty()) {
716     BasicBlock *Pred = Preds.back();
717     Preds.pop_back();
718
719     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
720     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
721     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
722
723     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
724       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
725       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
726       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
727
728       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
729       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
730
731       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
732       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
733       // build.
734       std::vector<BasicBlock*> NewSuccessors;
735
736       if (PredDefault == BB) {
737         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
738         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
739         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
740         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
741           if (PredCases[i].second != BB)
742             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
743           else {
744             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
745             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
746             PredCases.pop_back();
747             --i; --e;
748           }
749
750         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
751         if (PredDefault != BBDefault) {
752           PredDefault->removePredecessor(Pred);
753           PredDefault = BBDefault;
754           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
755         }
756         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
757           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
758               BBCases[i].second != BBDefault) {
759             PredCases.push_back(BBCases[i]);
760             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
761           }
762
763       } else {
764         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
765         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
766         // activated.
767         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
768         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
769           if (PredCases[i].second == BB) {
770             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
771             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
772             PredCases.pop_back();
773             --i; --e;
774           }
775
776         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
777         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
778         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
779           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
780             // If this is one we are capable of getting...
781             PredCases.push_back(BBCases[i]);
782             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
783             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
784           }
785
786         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
787         // they must go to the default destination of TI.
788         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
789                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
790           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
791           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
792         }
793       }
794
795       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
796       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
797       // successors.
798       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
799         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
800
801       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
802       SwitchInst *NewSI = new SwitchInst(CV, PredDefault, PredCases.size(),PTI);
803       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
804         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
805
806       Instruction *DeadCond = 0;
807       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
808         // If PTI is a branch, remember the condition.
809         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
810       Pred->getInstList().erase(PTI);
811
812       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
813       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
814
815       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
816       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
817       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
818       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
819       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
820         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
821           if (InfLoopBlock == 0) {
822             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
823             // or it won't matter if it's hot. :)
824             InfLoopBlock = new BasicBlock("infloop", BB->getParent());
825             new BranchInst(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
826           }
827           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
828         }
829
830       Changed = true;
831     }
832   }
833   return Changed;
834 }
835
836 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
837 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
838 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
839 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
840   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
841   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
842   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
843   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
844   // identical order.
845   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
846   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
847
848   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
849   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
850       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
851     return false;
852
853   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
854   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
855
856   do {
857     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
858     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
859     if (isa<TerminatorInst>(I1))
860       goto HoistTerminator;
861
862     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
863     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
864     // the now redundant second instruction.
865     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
866     if (!I2->use_empty())
867       I2->replaceAllUsesWith(I1);
868     BB2->getInstList().erase(I2);
869
870     I1 = BB1->begin();
871     I2 = BB2->begin();
872   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
873
874   return true;
875
876 HoistTerminator:
877   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
878   Instruction *NT = I1->clone();
879   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
880   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
881     I1->replaceAllUsesWith(NT);
882     I2->replaceAllUsesWith(NT);
883     NT->setName(I1->getName());
884   }
885
886   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
887   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
888   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
889   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
890   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
891   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
892     PHINode *PN;
893     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
894          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
895       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
896       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
897       if (BB1V != BB2V) {
898         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
899         // that determines the right value.
900         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
901         if (SI == 0)
902           SI = new SelectInst(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
903                               BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
904         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
905         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
906           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
907             PN->setIncomingValue(i, SI);
908       }
909     }
910   }
911
912   // Update any PHI nodes in our new successors.
913   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
914     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
915
916   BI->eraseFromParent();
917   return true;
918 }
919
920 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
921 /// across this block.
922 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
923   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
924   unsigned Size = 0;
925   
926   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
927   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
928   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
929     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
930     
931     // We can only support instructions that are do not define values that are
932     // live outside of the current basic block.
933     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
934          UI != E; ++UI) {
935       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
936       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
937     }
938     
939     // Looks ok, continue checking.
940   }
941
942   return true;
943 }
944
945 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
946 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
947 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
948 /// ultimate destination.
949 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
950   BasicBlock *BB = BI->getParent();
951   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
952   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
953   // outside of the block.
954   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
955     return false;
956   
957   // Degenerate case of a single entry PHI.
958   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
959     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
960       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
961     else
962       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
963     PN->eraseFromParent();
964     return true;    
965   }
966
967   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
968   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
969   
970   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
971   // constants.
972   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
973     ConstantInt *CB;
974     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
975         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
976       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
977       // branch to RealDest.
978       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
979       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
980       
981       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
982       
983       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
984       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
985       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
986       // the edge we are about to create.
987       BasicBlock *EdgeBB = new BasicBlock(RealDest->getName()+".critedge",
988                                           RealDest->getParent(), RealDest);
989       new BranchInst(RealDest, EdgeBB);
990       PHINode *PN;
991       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
992            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
993         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
994         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
995       }
996
997       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
998       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
999       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1000       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1001       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1002       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1003         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1004           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1005         } else {
1006           // Clone the instruction.
1007           Instruction *N = BBI->clone();
1008           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1009           
1010           // Update operands due to translation.
1011           for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1012             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1013               TranslateMap.find(N->getOperand(i));
1014             if (PI != TranslateMap.end())
1015               N->setOperand(i, PI->second);
1016           }
1017           
1018           // Check for trivial simplification.
1019           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1020             TranslateMap[BBI] = C;
1021             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1022           } else {
1023             // Insert the new instruction into its new home.
1024             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1025             if (!BBI->use_empty())
1026               TranslateMap[BBI] = N;
1027           }
1028         }
1029       }
1030
1031       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1032       // to EdgeBB instead.
1033       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1034       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1035         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1036           BB->removePredecessor(PredBB);
1037           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1038         }
1039       
1040       // Recurse, simplifying any other constants.
1041       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1042     }
1043   }
1044
1045   return false;
1046 }
1047
1048 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1049 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1050 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1051   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1052   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1053   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1054   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1055   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1056   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1057   //
1058   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1059   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1060   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1061   if (!IfCond) return false;
1062   
1063   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1064   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1065   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1066   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1067   // fewer PHI nodes in this block.
1068   unsigned NumPhis = 0;
1069   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1070     if (NumPhis > 2)
1071       return false;
1072   
1073   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1074        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1075   
1076   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1077   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1078   // that need to be moved to the dominating block.
1079   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1080   
1081   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1082   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1083     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1084     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1085       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1086         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1087       else
1088         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1089     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1090                                     &AggressiveInsts) ||
1091                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1092                                     &AggressiveInsts)) {
1093       return false;
1094     }
1095   }
1096   
1097   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1098   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1099   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1100   // worth promoting to select instructions.
1101   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1102   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1103   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1104   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1105     IfBlock1 = Pred;
1106     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1107     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1108          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1109       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1110         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1111         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1112         // flow, so the xform is not worth it.
1113         return false;
1114       }
1115   }
1116     
1117   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1118   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1119     IfBlock2 = Pred;
1120     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1121     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1122          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1123       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1124         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1125         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1126         // flow, so the xform is not worth it.
1127         return false;
1128       }
1129   }
1130       
1131   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1132   // do all of the PHI's now.
1133
1134   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1135   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1136   if (IfBlock1) {
1137     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1138                                    IfBlock1->getInstList(),
1139                                    IfBlock1->begin(),
1140                                    IfBlock1->getTerminator());
1141   }
1142   if (IfBlock2) {
1143     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1144                                    IfBlock2->getInstList(),
1145                                    IfBlock2->begin(),
1146                                    IfBlock2->getTerminator());
1147   }
1148   
1149   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1150     // Change the PHI node into a select instruction.
1151     Value *TrueVal =
1152       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1153     Value *FalseVal =
1154       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1155     
1156     std::string Name = PN->getName(); PN->setName("");
1157     PN->replaceAllUsesWith(new SelectInst(IfCond, TrueVal, FalseVal,
1158                                           Name, AfterPHIIt));
1159     BB->getInstList().erase(PN);
1160   }
1161   return true;
1162 }
1163
1164 namespace {
1165   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1166   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1167   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1168   struct ConstantIntOrdering {
1169     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1170       return LHS->getZExtValue() < RHS->getZExtValue();
1171     }
1172   };
1173 }
1174
1175 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1176 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1177 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1178 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1179 //
1180 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1181 //
1182 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1183   bool Changed = false;
1184   Function *M = BB->getParent();
1185
1186   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1187   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1188   assert(&BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
1189
1190   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1191   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
1192       *pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1193     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1194
1195     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1196     // of their predecessors is going away.
1197     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1198       SI->removePredecessor(BB);
1199
1200     while (!BB->empty()) {
1201       Instruction &I = BB->back();
1202       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1203       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1204       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1205       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1206       // uses, that all uses will eventually be removed.
1207       if (!I.use_empty())
1208         // Make all users of this instruction use undef instead
1209         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1210
1211       // Remove the instruction from the basic block
1212       BB->getInstList().pop_back();
1213     }
1214     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1215     return true;
1216   }
1217
1218   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1219   // away...
1220   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1221
1222   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1223   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1224   //
1225   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1226   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1227   // and return.
1228   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1229     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1230     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1231       // Find predecessors that end with branches.
1232       std::vector<BasicBlock*> UncondBranchPreds;
1233       std::vector<BranchInst*> CondBranchPreds;
1234       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1235         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1236         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
1237           if (BI->isUnconditional())
1238             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1239           else
1240             CondBranchPreds.push_back(BI);
1241       }
1242
1243       // If we found some, do the transformation!
1244       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1245         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1246           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1247           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1248                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1249           UncondBranchPreds.pop_back();
1250           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1251           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1252           Instruction *NewRet = RI->clone();
1253           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1254
1255           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1256           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1257           if (NewRet->getNumOperands() == 1)
1258             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(0)))
1259               if (PN->getParent() == BB)
1260                 NewRet->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
1261           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1262           // longer branch to them.
1263           BB->removePredecessor(Pred);
1264           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1265         }
1266
1267         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1268         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1269           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1270           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1271
1272         return true;
1273       }
1274
1275       // Check out all of the conditional branches going to this return
1276       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1277       // branch itself into a select/return pair.
1278       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1279         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1280         CondBranchPreds.pop_back();
1281         BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1282         BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1283         BasicBlock *OtherSucc = TrueSucc == BB ? FalseSucc : TrueSucc;
1284
1285         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1286         if (isa<ReturnInst>(OtherSucc->getTerminator())) {
1287           // Check to see if there are only PHI instructions in this block.
1288           BasicBlock::iterator OSI = OtherSucc->getTerminator();
1289           if (OSI == OtherSucc->begin() || isa<PHINode>(--OSI)) {
1290             // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1291             // there is no return value for this function, just change the
1292             // branch into a return.
1293             if (RI->getNumOperands() == 0) {
1294               TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1295               FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1296               new ReturnInst(0, BI);
1297               BI->getParent()->getInstList().erase(BI);
1298               return true;
1299             }
1300
1301             // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1302             // so we can insert a new select instruction.
1303             Value *TrueValue = TrueSucc->getTerminator()->getOperand(0);
1304             Value *FalseValue = FalseSucc->getTerminator()->getOperand(0);
1305
1306             // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1307             if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1308               if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1309                 TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1310             if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1311               if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1312                 FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1313
1314             // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1315             // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1316             // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1317             // constant expression that prevents this transformation from being
1318             // safe.
1319             if ((!isa<ConstantExpr>(TrueValue) ||
1320                  !cast<ConstantExpr>(TrueValue)->canTrap()) &&
1321                 (!isa<ConstantExpr>(TrueValue) ||
1322                  !cast<ConstantExpr>(TrueValue)->canTrap())) {
1323               TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1324               FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1325
1326               // Insert a new select instruction.
1327               Value *NewRetVal;
1328               Value *BrCond = BI->getCondition();
1329               if (TrueValue != FalseValue)
1330                 NewRetVal = new SelectInst(BrCond, TrueValue,
1331                                            FalseValue, "retval", BI);
1332               else
1333                 NewRetVal = TrueValue;
1334               
1335               DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1336                    << "\n  " << *BI << "Select = " << *NewRetVal
1337                    << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1338
1339               new ReturnInst(NewRetVal, BI);
1340               BI->eraseFromParent();
1341               if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1342                 if (isInstructionTriviallyDead(BrCondI))
1343                   BrCondI->eraseFromParent();
1344               return true;
1345             }
1346           }
1347         }
1348       }
1349     }
1350   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1351     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1352     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1353     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1354     // predecessor with an unwind.
1355     //
1356     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1357     while (!Preds.empty()) {
1358       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1359       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1360         if (BI->isUnconditional()) {
1361           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1362           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1363           Changed = true;
1364         }
1365       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1366         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1367           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1368           // is now a fall through...
1369           BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1370           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1371
1372           // Insert the call now...
1373           std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1374           CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
1375                                       II->getName(), BI);
1376           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1377           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1378           II->replaceAllUsesWith(CI);
1379           delete II;
1380           Changed = true;
1381         }
1382
1383       Preds.pop_back();
1384     }
1385
1386     // If this block is now dead, remove it.
1387     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1388       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1389       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1390       return true;
1391     }
1392
1393   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1394     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1395       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1396       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1397       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1398         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1399           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1400
1401       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1402       // away into any preds.
1403       if (SI == &BB->front())
1404         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1405           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1406     }
1407   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1408     if (BI->isUnconditional()) {
1409       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1410       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1411
1412       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1413       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1414           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1415         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1416           return 1;
1417       
1418     } else {  // Conditional branch
1419       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1420         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1421         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1422         // switch.
1423         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1424           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1425             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1426
1427         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1428         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1429         if (&*I == BI ||
1430             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1431              &*++I == BI))
1432           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1433             return SimplifyCFG(BB) | true;
1434       }
1435       
1436       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1437       // through this block if any PHI node entries are constants.
1438       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1439         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1440           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1441             return SimplifyCFG(BB) | true;
1442
1443       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1444       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1445       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1446       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1447       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1448       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition()))
1449         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1450             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1451             Cond->getNext() == BI && Cond->hasOneUse() &&
1452             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1453           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1454             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1455               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1456                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1457                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1458                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1459                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1460                   // which allows us to write this code once.
1461                   Value *NewCond =
1462                     BinaryOperator::createNot(PBI->getCondition(),
1463                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1464                   PBI->setCondition(NewCond);
1465                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1466                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1467                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1468                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1469                 }
1470
1471                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1472                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1473                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1474                   // two conditions together.
1475                   Instruction *New = Cond->clone();
1476                   New->setName(Cond->getName());
1477                   Cond->setName(Cond->getName()+".old");
1478                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1479                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1480                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1481                     Instruction::Or : Instruction::And;
1482                   Value *NewCond =
1483                     BinaryOperator::create(Opcode, PBI->getCondition(),
1484                                            New, "bothcond", PBI);
1485                   PBI->setCondition(NewCond);
1486                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1487                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1488                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1489                   }
1490                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1491                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1492                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1493                   }
1494                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1495                 }
1496               }
1497
1498       // Scan predessor blocks for conditional branchs.
1499       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1500         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1501           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1502               
1503             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1504             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1505             // this conditional branch redundant.
1506             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1507                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1508               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1509               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1510               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1511                 // Turn this into a branch on constant.
1512                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1513                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1514                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1515               }
1516               
1517               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1518               // that merges in the constant and simplify the block result.
1519               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1520                 PHINode *NewPN = new PHINode(Type::Int1Ty,
1521                                             BI->getCondition()->getName()+".pr",
1522                                             BB->begin());
1523                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1524                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1525                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1526                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1527                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1528                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1529                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1530                                                         CondIsTrue), *PI);
1531                   } else {
1532                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1533                   }
1534                 
1535                 BI->setCondition(NewPN);
1536                 // This will thread the branch.
1537                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1538               }
1539             }
1540             
1541             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1542             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1543             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1544             if (&BB->front() == BI) {
1545               int PBIOp, BIOp;
1546               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1547                 PBIOp = BIOp = 0;
1548               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1549                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1550               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1551                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1552               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1553                 PBIOp = BIOp = 1;
1554               } else {
1555                 PBIOp = BIOp = -1;
1556               }
1557               
1558               // Check to make sure that the other destination of this branch
1559               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1560               // keep getting unwound.
1561               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1562                 PBIOp = BIOp = -1;
1563               
1564               // Do not perform this transformation if it would require 
1565               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1566               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1567               if (PBIOp != -1) {
1568                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1569            
1570                 unsigned NumPhis = 0;
1571                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1572                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1573                   if (NumPhis > 2) {
1574                     // Disable this xform.
1575                     PBIOp = -1;
1576                     break;
1577                   }
1578                 }
1579               }
1580
1581               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1582               if (PBIOp != -1) {
1583                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1584                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1585
1586                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1587                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1588                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1589                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1590                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1591                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1592                 if (OtherDest == BB)
1593                   OtherDest = CommonDest;
1594                 
1595                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1596                      << "AND: " << *BI->getParent();
1597                                 
1598                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1599                 // it alone, but modify PBI.
1600                 
1601                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1602                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1603                 if (PBIOp)
1604                   PBICond = BinaryOperator::createNot(PBICond,
1605                                                       PBICond->getName()+".not",
1606                                                       PBI);
1607                 Value *BICond = BI->getCondition();
1608                 if (BIOp)
1609                   BICond = BinaryOperator::createNot(BICond,
1610                                                      BICond->getName()+".not",
1611                                                      PBI);
1612                 // Merge the conditions.
1613                 Value *Cond =
1614                   BinaryOperator::createOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1615                 
1616                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1617                 PBI->setCondition(Cond);
1618                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1619                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1620
1621                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1622                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1623                 PHINode *PN;
1624                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1625                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1626                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1627                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1628                 }
1629                 
1630                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1631                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1632                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1633                 // them agree.
1634                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1635                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1636                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1637                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1638                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1639                   if (BIV != PBIV) {
1640                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1641                     Value *NV = new SelectInst(PBICond, PBIV, BIV,
1642                                                PBIV->getName()+".mux", PBI);
1643                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1644                   }
1645                 }
1646
1647                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1648
1649                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1650                 // one fewer predecessor.
1651                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1652               }
1653             }
1654           }
1655     }
1656   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1657     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1658     // be removed, do so.
1659     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1660     while (Unreachable != BB->begin()) {
1661       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1662       --BBI;
1663       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1664       // Delete this instruction
1665       BB->getInstList().erase(BBI);
1666       Changed = true;
1667     }
1668
1669     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1670     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1671     if (&BB->front() == Unreachable) {
1672       std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1673       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1674         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1675
1676         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1677           if (BI->isUnconditional()) {
1678             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1679               new UnreachableInst(TI);
1680               TI->eraseFromParent();
1681               Changed = true;
1682             }
1683           } else {
1684             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1685               new BranchInst(BI->getSuccessor(1), BI);
1686               BI->eraseFromParent();
1687             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1688               new BranchInst(BI->getSuccessor(0), BI);
1689               BI->eraseFromParent();
1690               Changed = true;
1691             }
1692           }
1693         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1694           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1695             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1696               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1697               SI->removeCase(i);
1698               --i; --e;
1699               Changed = true;
1700             }
1701           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1702           // destination and make it the default.
1703           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1704             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1705             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1706               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1707
1708             // Find the most popular block.
1709             unsigned MaxPop = 0;
1710             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1711             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1712                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1713               if (I->second > MaxPop) {
1714                 MaxPop = I->second;
1715                 MaxBlock = I->first;
1716               }
1717             }
1718             if (MaxBlock) {
1719               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1720               // edges to it.
1721               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1722               Changed = true;
1723
1724               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1725               // it.
1726               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1727                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1728                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1729
1730               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1731                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1732                   SI->removeCase(i);
1733                   --i; --e;
1734                 }
1735             }
1736           }
1737         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1738           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1739             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1740             // place to note that the call does not throw though.
1741             BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1742             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1743
1744             // Insert the call now...
1745             std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1746             CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
1747                                         II->getName(), BI);
1748             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1749             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1750             II->replaceAllUsesWith(CI);
1751             delete II;
1752             Changed = true;
1753           }
1754         }
1755       }
1756
1757       // If this block is now dead, remove it.
1758       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1759         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1760         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1761         return true;
1762       }
1763     }
1764   }
1765
1766   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1767   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1768   // if there are no PHI nodes.
1769   //
1770   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1771   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1772   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1773     if (*PI != OnlyPred) {
1774       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1775       break;
1776     }
1777
1778   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1779   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1780       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1781     // Check to see if there is only one distinct successor...
1782     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1783     OnlySucc = BB;
1784     for (; SI != SE; ++SI)
1785       if (*SI != OnlySucc) {
1786         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1787         break;
1788       }
1789   }
1790
1791   if (OnlySucc) {
1792     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1793
1794     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1795     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1796     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1797     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1798     // OnlyPred to OnlySucc.
1799     //
1800     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1801       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1802       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
1803     }
1804
1805     // Delete the unconditional branch from the predecessor...
1806     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1807
1808     // Move all definitions in the successor to the predecessor...
1809     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1810
1811     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1812     // source...
1813     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1814
1815     std::string OldName = BB->getName();
1816
1817     // Erase basic block from the function...
1818     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1819
1820     // Inherit predecessors name if it exists...
1821     if (!OldName.empty() && !OnlyPred->hasName())
1822       OnlyPred->setName(OldName);
1823
1824     return true;
1825   }
1826
1827   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1828   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1829   // into our predecessor.
1830   if (OnlyPred)
1831     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1832       if (BI->isConditional()) {
1833         // Get the other block.
1834         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1835         PI = pred_begin(OtherBB);
1836         ++PI;
1837         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1838           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1839           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1840           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1841           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1842           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1843         }
1844       }
1845
1846   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1847     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1848       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1849       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1850         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1851         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1852         // 'setne's and'ed together, collect them.
1853         Value *CompVal = 0;
1854         std::vector<ConstantInt*> Values;
1855         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1856         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1857           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1858           // instruction can't handle, remove them now.
1859           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1860           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1861
1862           // Figure out which block is which destination.
1863           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1864           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1865           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1866
1867           // Create the new switch instruction now.
1868           SwitchInst *New = new SwitchInst(CompVal, DefaultBB,Values.size(),BI);
1869
1870           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1871           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1872             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1873
1874           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1875           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1876           // the number of edges added.
1877           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1878                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1879             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1880             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1881             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1882               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1883           }
1884
1885           // Erase the old branch instruction.
1886           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1887
1888           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1889           // branch condition.
1890           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1891           return true;
1892         }
1893       }
1894
1895   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1896   // eliminate it, do so now.
1897   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1898     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1899       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1900
1901   return Changed;
1902 }