SimplifyCFG: Don't convert phis into selects if we could remove undef behavior
[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 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <map>
50 #include <set>
51 using namespace llvm;
52 using namespace PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
55
56 static cl::opt<unsigned>
57 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
58    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
59
60 static cl::opt<bool>
61 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
62        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
66        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
67
68 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
69     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
70     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
71
72 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
73 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
74 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
75 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
76 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
77
78 namespace {
79   // The first field contains the value that the switch produces when a certain
80   // case group is selected, and the second field is a vector containing the cases
81   // composing the case group.
82   typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
83     SwitchCaseResultVectorTy;
84   // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
85   // and the second field contains the value generated for a certain case in the switch
86   // for that PHI.
87   typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
88
89   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
90   struct ValueEqualityComparisonCase {
91     ConstantInt *Value;
92     BasicBlock *Dest;
93
94     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
95       : Value(Value), Dest(Dest) {}
96
97     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
98       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
99       return Value < RHS.Value;
100     }
101
102     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
103   };
104
105 class SimplifyCFGOpt {
106   const TargetTransformInfo &TTI;
107   unsigned BonusInstThreshold;
108   const DataLayout *const DL;
109   AssumptionTracker *AT;
110   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
111   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
112                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
113   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
114                                                      BasicBlock *Pred,
115                                                      IRBuilder<> &Builder);
116   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
117                                            IRBuilder<> &Builder);
118
119   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
120   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
121   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
122   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
123   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
124   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
125   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
126
127 public:
128   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
129                  const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT)
130       : TTI(TTI), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), DL(DL), AT(AT) {}
131   bool run(BasicBlock *BB);
132 };
133 }
134
135 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
136 /// terminator instructions together.
137 ///
138 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
139   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
140
141   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
142   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
143   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
144   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
145   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
146   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
147
148   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
149     if (SI1Succs.count(*I))
150       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
151            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
152         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
153         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
154             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
155           return false;
156       }
157
158   return true;
159 }
160
161 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
162 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
163 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
164 /// successors.
165 ///
166 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
167                                           BranchInst *SI2,
168                                           Instruction *Cond,
169                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
170   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
171   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
172
173   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
174   // common successors:
175   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
176   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
177   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
178   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
179   if (!Ci2) return false;
180   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
181         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
182       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
183         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
184     return false;
185
186   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
187   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
188   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
189   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
190     if (SI1Succs.count(*I))
191       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
192            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
193         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
194         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
195             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
196           return false;
197         PhiNodes.push_back(PN);
198       }
199   return true;
200 }
201
202 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
203 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
204 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
205 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
206 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
207                                   BasicBlock *ExistPred) {
208   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
209
210   PHINode *PN;
211   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
212        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
213     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
214 }
215
216 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
217 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
218 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
219 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
220   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
221          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
222   switch (Operator::getOpcode(I)) {
223   default:
224     // In doubt, be conservative.
225     return UINT_MAX;
226   case Instruction::GetElementPtr:
227     // GEPs are cheap if all indices are constant.
228     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
229       return UINT_MAX;
230     return 1;
231   case Instruction::ExtractValue:
232   case Instruction::Load:
233   case Instruction::Add:
234   case Instruction::Sub:
235   case Instruction::And:
236   case Instruction::Or:
237   case Instruction::Xor:
238   case Instruction::Shl:
239   case Instruction::LShr:
240   case Instruction::AShr:
241   case Instruction::ICmp:
242   case Instruction::Trunc:
243   case Instruction::ZExt:
244   case Instruction::SExt:
245   case Instruction::BitCast:
246   case Instruction::ExtractElement:
247   case Instruction::InsertElement:
248     return 1; // These are all cheap.
249
250   case Instruction::Call:
251   case Instruction::Select:
252     return 2;
253   }
254 }
255
256 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
257 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
258 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
259 /// which works well enough for us.
260 ///
261 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
262 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
263 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
264 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
265 /// set and true is returned.
266 ///
267 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
268 /// Select whose cost is 2.
269 ///
270 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
271 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
272 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
273 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
274                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
275                                 unsigned &CostRemaining,
276                                 const DataLayout *DL) {
277   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
278   if (!I) {
279     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
280     // can be executed unconditionally.
281     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
282       if (C->canTrap())
283         return false;
284     return true;
285   }
286   BasicBlock *PBB = I->getParent();
287
288   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
289   // the bottom of this block.
290   if (PBB == BB) return false;
291
292   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
293   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
294   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
295   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
296   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
297     return true;
298
299   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
300   // instructions in the 'if region'.
301   if (!AggressiveInsts) return false;
302
303   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
304   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
305
306   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
307   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
308   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
309   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
310     return false;
311
312   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, DL);
313
314   if (Cost > CostRemaining)
315     return false;
316
317   CostRemaining -= Cost;
318
319   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
320   // not take us over the cost threshold.
321   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
322     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, DL))
323       return false;
324   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
325   AggressiveInsts->insert(I);
326   return true;
327 }
328
329 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
330 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
331 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *DL) {
332   // Normal constant int.
333   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
334   if (CI || !DL || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
335     return CI;
336
337   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
338   // ConstantInt if possible.
339   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
340
341   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
342   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
343     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
344
345   // IntToPtr const int.
346   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
347     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
348       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
349         // The constant is very likely to have the right type already.
350         if (CI->getType() == PtrTy)
351           return CI;
352         else
353           return cast<ConstantInt>
354             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
355       }
356   return nullptr;
357 }
358
359 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
360 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
361 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
362 /// Values vector.
363 static Value *
364 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
365                        const DataLayout *DL, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
366   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
367   if (!I) return nullptr;
368
369   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
370   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
371     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)) {
372       Value *RHSVal;
373       ConstantInt *RHSC;
374
375       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
376         // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
377         // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
378         if (match(ICI->getOperand(0),
379                   m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
380           APInt Not = ~RHSC->getValue();
381           if (Not.isPowerOf2()) {
382             Vals.push_back(C);
383             Vals.push_back(
384                 ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() | Not));
385             UsedICmps++;
386             return RHSVal;
387           }
388         }
389
390         UsedICmps++;
391         Vals.push_back(C);
392         return I->getOperand(0);
393       }
394
395       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
396       // the set.
397       ConstantRange Span =
398         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
399
400       // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
401       // compare idiom as emitted by instcombine.
402       bool hasAdd =
403           match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)));
404       if (hasAdd)
405         Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
406
407       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
408       // x != 0 && x != 1.
409       if (!isEQ)
410         Span = Span.inverse();
411
412       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
413       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
414         return nullptr;
415
416       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
417         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
418       UsedICmps++;
419       return hasAdd ? RHSVal : I->getOperand(0);
420     }
421     return nullptr;
422   }
423
424   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
425   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
426     return nullptr;
427
428   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
429   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
430   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, DL,
431                                           isEQ, UsedICmps)) {
432     unsigned NumVals = Vals.size();
433     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
434     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
435                                             isEQ, UsedICmps)) {
436       if (LHS == RHS)
437         return LHS;
438       Vals.resize(NumVals);
439       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
440     }
441
442     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
443     // set it and return success.
444     if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(1)) {
445       Extra = I->getOperand(1);
446       return LHS;
447     }
448
449     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
450     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
451     return nullptr;
452   }
453
454   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
455   // use LHS as Extra.
456   if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(0)) {
457     Value *OldExtra = Extra;
458     Extra = I->getOperand(0);
459     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
460                                             isEQ, UsedICmps))
461       return RHS;
462     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
463     Extra = OldExtra;
464   }
465
466   return nullptr;
467 }
468
469 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
470   Instruction *Cond = nullptr;
471   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
472     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
473   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
474     if (BI->isConditional())
475       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
476   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
477     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
478   }
479
480   TI->eraseFromParent();
481   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
482 }
483
484 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
485 /// to see if a value is equal to constant integer value.
486 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
487   Value *CV = nullptr;
488   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
489     // Do not permit merging of large switch instructions into their
490     // predecessors unless there is only one predecessor.
491     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
492                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
493       CV = SI->getCondition();
494   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
495     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
496       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
497         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
498           CV = ICI->getOperand(0);
499
500   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
501   if (DL && CV) {
502     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
503       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
504       if (PTII->getType() == DL->getIntPtrType(Ptr->getType()))
505         CV = Ptr;
506     }
507   }
508   return CV;
509 }
510
511 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
512 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
513 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
514 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
515                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
516                                                                        &Cases) {
517   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
518     Cases.reserve(SI->getNumCases());
519     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
520       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
521                                                   i.getCaseSuccessor()));
522     return SI->getDefaultDest();
523   }
524
525   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
526   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
527   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
528   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
529                                                              DL),
530                                               Succ));
531   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
532 }
533
534
535 /// EliminateBlockCases - Given a 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<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
539   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
540 }
541
542 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
543 /// well.
544 static bool
545 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
546               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
547   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
548
549   // Make V1 be smaller than V2.
550   if (V1->size() > V2->size())
551     std::swap(V1, V2);
552
553   if (V1->size() == 0) return false;
554   if (V1->size() == 1) {
555     // Just scan V2.
556     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
557     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
558       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
559         return true;
560   }
561
562   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
563   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
564   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
565   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
566   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
567     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
568       return true;
569     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
570       ++i1;
571     else
572       ++i2;
573   }
574   return false;
575 }
576
577 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
578 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
579 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
580 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
581 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
582 /// form of jump threading.
583 bool SimplifyCFGOpt::
584 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
585                                               BasicBlock *Pred,
586                                               IRBuilder<> &Builder) {
587   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
588   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
589
590   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
591   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
592   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
593
594   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
595   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
596
597   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
598   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
599   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
600                                                         PredCases);
601   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
602
603   // Find information about how control leaves this block.
604   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
605   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
606   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
607
608   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
609   // simplify TI based on this knowledge.
610   if (PredDef == TI->getParent()) {
611     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
612     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
613     // can simplify TI.
614     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
615       return false;
616
617     if (isa<BranchInst>(TI)) {
618       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
619       // uncond br.
620       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
621       // Insert the new branch.
622       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
623       (void) NI;
624
625       // Remove PHI node entries for the dead edge.
626       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
627
628       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
629            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
630
631       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
632       return true;
633     }
634
635     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
636     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
637     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
638     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
639       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
640
641     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
642                  << "Through successor TI: " << *TI);
643
644     // Collect branch weights into a vector.
645     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
646     MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
647     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
648     if (HasWeight)
649       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
650            ++MD_i) {
651         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
652         assert(CI);
653         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
654       }
655     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
656       --i;
657       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
658         if (HasWeight) {
659           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
660           Weights.pop_back();
661         }
662         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
663         SI->removeCase(i);
664       }
665     }
666     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
667       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
668                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
669                       createBranchWeights(Weights));
670
671     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
672     return true;
673   }
674
675   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
676   // which value (or set of values) this is.
677   ConstantInt *TIV = nullptr;
678   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
679   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
680     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
681       if (TIV)
682         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
683       TIV = PredCases[i].Value;
684     }
685   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
686
687   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
688   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
689   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
690   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
691     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
692       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
693       break;
694     }
695
696   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
697   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
698
699   // Remove PHI node entries for dead edges.
700   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
701   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
702     if (*SI != CheckEdge)
703       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
704     else
705       CheckEdge = nullptr;
706
707   // Insert the new branch.
708   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
709   (void) NI;
710
711   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
712             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
713
714   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
715   return true;
716 }
717
718 namespace {
719   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
720   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
721   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
722   struct ConstantIntOrdering {
723     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
724       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
725     }
726   };
727 }
728
729 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
730                                     ConstantInt *const *P2) {
731   const ConstantInt *LHS = *P1;
732   const ConstantInt *RHS = *P2;
733   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
734     return 1;
735   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
736     return 0;
737   return -1;
738 }
739
740 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
741   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
742   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
743     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
744       return MDS->getString().equals("branch_weights");
745
746   return false;
747 }
748
749 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
750 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
751 /// metadata.
752 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
753                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
754   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
755   assert(MD);
756   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
757     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
758     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
759   }
760
761   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
762   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
763   // default weight to be the first entry.
764   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
765     assert(Weights.size() == 2);
766     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
767     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
768       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
769   }
770 }
771
772 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
773 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
774   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
775   if (Max > UINT_MAX) {
776     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
777     for (uint64_t &I : Weights)
778       I >>= Offset;
779   }
780 }
781
782 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
783 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
784 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
785 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
786 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
787                                                          IRBuilder<> &Builder) {
788   BasicBlock *BB = TI->getParent();
789   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
790   assert(CV && "Not a comparison?");
791   bool Changed = false;
792
793   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
794   while (!Preds.empty()) {
795     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
796
797     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
798     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
799     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
800
801     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
802       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
803       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
804       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
805
806       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
807       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
808
809       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
810       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
811       // build.
812       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
813
814       // Update the branch weight metadata along the way
815       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
816       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
817       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
818
819       if (PredHasWeights) {
820         GetBranchWeights(PTI, Weights);
821         // branch-weight metadata is inconsistent here.
822         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
823           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
824       } else if (SuccHasWeights)
825         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
826         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
827         // successor's weights
828         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
829
830       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
831       if (SuccHasWeights) {
832         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
833         // branch-weight metadata is inconsistent here.
834         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
835           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
836       } else if (PredHasWeights)
837         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
838
839       if (PredDefault == BB) {
840         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
841         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
842         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
843         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
844           if (PredCases[i].Dest != BB)
845             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
846           else {
847             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
848             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
849
850             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
851               // Increase weight for the default case.
852               Weights[0] += Weights[i+1];
853               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
854               Weights.pop_back();
855             }
856
857             PredCases.pop_back();
858             --i; --e;
859           }
860
861         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
862         if (PredDefault != BBDefault) {
863           PredDefault->removePredecessor(Pred);
864           PredDefault = BBDefault;
865           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
866         }
867
868         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
869         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
870         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
871           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
872               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
873             PredCases.push_back(BBCases[i]);
874             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
875             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
876               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
877               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
878               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
879               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
880               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
881             }
882           }
883
884         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
885           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
886           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
887           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
888             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
889           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
890           Weights[0] *= SuccWeights[0];
891         }
892       } else {
893         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
894         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
895         // activated.
896         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
897         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
898         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
899           if (PredCases[i].Dest == BB) {
900             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
901
902             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
903               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
904               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
905               Weights.pop_back();
906             }
907
908             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
909             PredCases.pop_back();
910             --i; --e;
911           }
912
913         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
914         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
915         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
916           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
917             // If this is one we are capable of getting...
918             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
919               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
920             PredCases.push_back(BBCases[i]);
921             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
922             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
923           }
924
925         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
926         // they must go to the default destination of TI.
927         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
928                                     PTIHandled.begin(),
929                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
930           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
931             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
932           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
933           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
934         }
935       }
936
937       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
938       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
939       // successors.
940       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
941         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
942
943       Builder.SetInsertPoint(PTI);
944       // Convert pointer to int before we switch.
945       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
946         assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
947         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL->getIntPtrType(CV->getType()),
948                                     "magicptr");
949       }
950
951       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
952       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
953                                                PredCases.size());
954       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
955       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
956         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
957
958       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
959         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
960         FitWeights(Weights);
961
962         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
963
964         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
965                            MDBuilder(BB->getContext()).
966                            createBranchWeights(MDWeights));
967       }
968
969       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
970
971       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
972       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
973       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
974       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
975       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
976         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
977           if (!InfLoopBlock) {
978             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
979             // or it won't matter if it's hot. :)
980             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
981                                               "infloop", BB->getParent());
982             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
983           }
984           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
985         }
986
987       Changed = true;
988     }
989   }
990   return Changed;
991 }
992
993 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
994 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
995 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
996 // to put the select in this case.
997 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
998                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
999   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1000     PHINode *PN;
1001     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1002          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1003       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1004       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1005       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1006         return false;
1007       }
1008     }
1009   }
1010   return true;
1011 }
1012
1013 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1014
1015 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1016 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1017 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1018 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1019   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1020   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1021   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1022   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1023   // identical order.
1024   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1025   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1026
1027   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1028   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1029
1030   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1031   // Skip debug info if it is not identical.
1032   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1033   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1034   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1035     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1036       I1 = BB1_Itr++;
1037     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1038       I2 = BB2_Itr++;
1039   }
1040   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1041       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1042     return false;
1043
1044   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1045
1046   bool Changed = false;
1047   do {
1048     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1049     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1050     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1051       goto HoistTerminator;
1052
1053     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1054     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1055     // the now redundant second instruction.
1056     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1057     if (!I2->use_empty())
1058       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1059     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1060     unsigned KnownIDs[] = {
1061       LLVMContext::MD_tbaa,
1062       LLVMContext::MD_range,
1063       LLVMContext::MD_fpmath,
1064       LLVMContext::MD_invariant_load
1065     };
1066     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1067     I2->eraseFromParent();
1068     Changed = true;
1069
1070     I1 = BB1_Itr++;
1071     I2 = BB2_Itr++;
1072     // Skip debug info if it is not identical.
1073     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1074     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1075     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1076       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1077         I1 = BB1_Itr++;
1078       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1079         I2 = BB2_Itr++;
1080     }
1081   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1082
1083   return true;
1084
1085 HoistTerminator:
1086   // It may not be possible to hoist an invoke.
1087   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1088     return Changed;
1089
1090   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1091     PHINode *PN;
1092     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1093          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1094       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1095       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1096       if (BB1V == BB2V)
1097         continue;
1098
1099       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1100       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1101       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1102           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1103        return Changed;
1104
1105       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
1106         return Changed;
1107       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
1108         return Changed;
1109     }
1110   }
1111
1112   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1113   Instruction *NT = I1->clone();
1114   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1115   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1116     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1117     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1118     NT->takeName(I1);
1119   }
1120
1121   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1122   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1123   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1124   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1125   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1126   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1127   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1128     PHINode *PN;
1129     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1130          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1131       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1132       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1133       if (BB1V == BB2V) continue;
1134
1135       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1136       // that determines the right value.
1137       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1138       if (!SI)
1139         SI = cast<SelectInst>
1140           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1141                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1142
1143       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1144       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1145         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1146           PN->setIncomingValue(i, SI);
1147     }
1148   }
1149
1150   // Update any PHI nodes in our new successors.
1151   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1152     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1153
1154   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1155   return true;
1156 }
1157
1158 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1159 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1160 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1161 /// in the two predecessors to BBEnd.
1162 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1163   assert(BI1->isUnconditional());
1164   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1165   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1166
1167   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1168   // an unconditional branch.
1169   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1170   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1171   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1172     return false;
1173   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1174   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1175     return false;
1176   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1177   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1178   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1179     return false;
1180
1181   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1182   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1183   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1184   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1185        I != E; ++I) {
1186     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1187       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1188       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1189       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1190     } else {
1191       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1192       break;
1193     }
1194   }
1195   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1196     return false;
1197
1198
1199   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1200   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1201   // instructions in an identical order.
1202   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1203       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1204       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1205   // Skip debug info.
1206   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1207   if (RI1 == RE1)
1208     return false;
1209   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1210   if (RI2 == RE2)
1211     return false;
1212   // Skip the unconditional branches.
1213   ++RI1;
1214   ++RI2;
1215
1216   bool Changed = false;
1217   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1218     // Skip debug info.
1219     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1220     if (RI1 == RE1)
1221       return Changed;
1222     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1223     if (RI2 == RE2)
1224       return Changed;
1225
1226     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1227     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1228     // perform the same operation.
1229     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1230     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1231         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1232         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1233         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1234         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1235         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1236         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1237         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1238         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1239       return Changed;
1240
1241     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1242     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1243     bool SwapOpnds = false;
1244     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1245         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1246         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1247         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1248          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1249       ICmp2->swapOperands();
1250       SwapOpnds = true;
1251     }
1252     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1253       if (SwapOpnds)
1254         ICmp2->swapOperands();
1255       return Changed;
1256     }
1257
1258     // The operands should be either the same or they need to be generated
1259     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1260     // a single pair of different operands.
1261     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1262     unsigned Op1Idx = 0;
1263     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1264       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1265         continue;
1266       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1267       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1268       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1269       if (DifferentOp1 ||
1270           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1271           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1272           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1273           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1274         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1275         if (SwapOpnds)
1276           ICmp2->swapOperands();
1277         return Changed;
1278       }
1279       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1280       Op1Idx = I;
1281       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1282     }
1283
1284     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1285     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1286     if (DifferentOp1) {
1287       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1288                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1289                                        BBEnd->begin());
1290       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1291       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1292       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1293       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1294       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1295       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1296     }
1297     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1298     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1299
1300     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1301     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1302     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1303     // instruction in the basic block down.
1304     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1305     // Sink the instruction.
1306     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1307     if (!OldPN->use_empty())
1308       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1309     OldPN->eraseFromParent();
1310
1311     if (!I2->use_empty())
1312       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1313     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1314     I2->eraseFromParent();
1315
1316     if (UpdateRE1)
1317       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1318     if (UpdateRE2)
1319       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1320     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1321     NumSinkCommons++;
1322     Changed = true;
1323   }
1324   return Changed;
1325 }
1326
1327 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1328 /// conditional block.
1329 ///
1330 /// We are looking for code like the following:
1331 ///   BrBB:
1332 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1333 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1334 ///     ... // function).
1335 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1336 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1337 ///   ThenBB:
1338 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1339 ///     br label EndBB
1340 ///   EndBB:
1341 ///     ...
1342 ///   We are going to transform this into:
1343 ///   BrBB:
1344 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1345 ///     ... //
1346 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1347 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1348 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1349 ///     ...
1350 ///
1351 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1352 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1353 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1354                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1355   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1356   if (!StoreToHoist)
1357     return nullptr;
1358
1359   // Volatile or atomic.
1360   if (!StoreToHoist->isSimple())
1361     return nullptr;
1362
1363   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1364
1365   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1366   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1367   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1368        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1369     Instruction *CurI = &*RI;
1370
1371     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1372     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1373       return nullptr;
1374
1375     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1376     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1377     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1378       // Found the previous store, return its value operand.
1379       return SI->getValueOperand();
1380     else if (SI)
1381       return nullptr; // Unknown store.
1382   }
1383
1384   return nullptr;
1385 }
1386
1387 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1388 ///
1389 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1390 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1391 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1392 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1393 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1394 ///
1395 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1396 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1397 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1398 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1399 ///
1400 ///
1401 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1402 /// \code
1403 ///   BB:
1404 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1405 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1406 ///   ThenBB:
1407 ///     %sub = sub %x, %y
1408 ///     br label BB2
1409 ///   EndBB:
1410 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1411 ///     ...
1412 /// \endcode
1413 ///
1414 /// Into this IR:
1415 /// \code
1416 ///   BB:
1417 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1418 ///     %sub = sub %x, %y
1419 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1420 ///     ...
1421 /// \endcode
1422 ///
1423 /// \returns true if the conditional block is removed.
1424 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1425                                    const DataLayout *DL) {
1426   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1427   Value *BrCond = BI->getCondition();
1428   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1429     return false;
1430
1431   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1432   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1433
1434   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1435   // to swap the select operands later.
1436   bool Invert = false;
1437   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1438     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1439     Invert = true;
1440   }
1441   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1442
1443   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1444   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1445   // - They are defined in BB, and
1446   // - They have no side effects, and
1447   // - All of their uses are in CondBB.
1448   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1449
1450   unsigned SpeculationCost = 0;
1451   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1452   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1453   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1454                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1455        BBI != BBE; ++BBI) {
1456     Instruction *I = BBI;
1457     // Skip debug info.
1458     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1459       continue;
1460
1461     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1462     // terminator) for now.
1463     ++SpeculationCost;
1464     if (SpeculationCost > 1)
1465       return false;
1466
1467     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1468     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
1469         !(HoistCondStores &&
1470           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1471                                                          EndBB))))
1472       return false;
1473     if (!SpeculatedStoreValue &&
1474         ComputeSpeculationCost(I, DL) > PHINodeFoldingThreshold)
1475       return false;
1476
1477     // Store the store speculation candidate.
1478     if (SpeculatedStoreValue)
1479       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1480
1481     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1482     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1483     // being sunk into the use block.
1484     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1485          i != e; ++i) {
1486       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1487       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1488           OpI->mayHaveSideEffects())
1489         continue; // Not a candidate for sinking.
1490
1491       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1492     }
1493   }
1494
1495   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1496   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1497   // and so iteration order isn't significant.
1498   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1499            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1500        I != E; ++I)
1501     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1502       ++SpeculationCost;
1503       if (SpeculationCost > 1)
1504         return false;
1505     }
1506
1507   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1508   bool HaveRewritablePHIs = false;
1509   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1510        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1511     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1512     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1513
1514     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1515     // Skip PHIs which are trivial.
1516     if (ThenV == OrigV)
1517       continue;
1518
1519     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1520     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1521         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1522       return false;
1523
1524     HaveRewritablePHIs = true;
1525     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1526     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1527     if (!OrigCE && !ThenCE)
1528       continue; // Known safe and cheap.
1529
1530     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE, DL)) ||
1531         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE, DL)))
1532       return false;
1533     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, DL) : 0;
1534     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, DL) : 0;
1535     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1536       return false;
1537
1538     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1539     // getting expanded into Instructions.
1540     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1541     // constant expression.
1542     ++SpeculationCost;
1543     if (SpeculationCost > 1)
1544       return false;
1545   }
1546
1547   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1548   // as well.
1549   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1550     return false;
1551
1552   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1553   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1554
1555   // Insert a select of the value of the speculated store.
1556   if (SpeculatedStoreValue) {
1557     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1558     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1559     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1560     if (Invert)
1561       std::swap(TrueV, FalseV);
1562     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1563                                     "." + FalseV->getName());
1564     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1565   }
1566
1567   // Hoist the instructions.
1568   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1569                            std::prev(ThenBB->end()));
1570
1571   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1572   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1573   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1574        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1575     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1576     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1577     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1578     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1579
1580     // Skip PHIs which are trivial.
1581     if (OrigV == ThenV)
1582       continue;
1583
1584     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1585     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1586     // destinations were inverted.
1587     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1588     if (Invert)
1589       std::swap(TrueV, FalseV);
1590     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1591                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1592     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1593     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1594   }
1595
1596   ++NumSpeculations;
1597   return true;
1598 }
1599
1600 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1601 /// attribute.
1602 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1603   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1604     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1605     if (!CI)
1606       continue;
1607     if (CI->cannotDuplicate())
1608       return true;
1609   }
1610   return false;
1611 }
1612
1613 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1614 /// across this block.
1615 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1616   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1617   unsigned Size = 0;
1618
1619   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1620     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1621       continue;
1622     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1623     ++Size;
1624
1625     // We can only support instructions that do not define values that are
1626     // live outside of the current basic block.
1627     for (User *U : BBI->users()) {
1628       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1629       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1630     }
1631
1632     // Looks ok, continue checking.
1633   }
1634
1635   return true;
1636 }
1637
1638 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1639 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1640 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1641 /// ultimate destination.
1642 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1643   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1644   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1645   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1646   // outside of the block.
1647   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1648     return false;
1649
1650   // Degenerate case of a single entry PHI.
1651   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1652     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1653     return true;
1654   }
1655
1656   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1657   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1658
1659   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1660
1661   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1662   // constants.
1663   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1664     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1665     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1666
1667     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1668     // branch to RealDest.
1669     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1670     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1671
1672     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1673     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1674     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1675
1676     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1677     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1678     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1679     // the edge we are about to create.
1680     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1681                                             RealDest->getName()+".critedge",
1682                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1683     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1684
1685     // Update PHI nodes.
1686     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1687
1688     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1689     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1690     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1691     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1692     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1693     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1694       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1695         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1696         continue;
1697       }
1698       // Clone the instruction.
1699       Instruction *N = BBI->clone();
1700       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1701
1702       // Update operands due to translation.
1703       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1704            i != e; ++i) {
1705         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1706         if (PI != TranslateMap.end())
1707           *i = PI->second;
1708       }
1709
1710       // Check for trivial simplification.
1711       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1712         TranslateMap[BBI] = V;
1713         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1714       } else {
1715         // Insert the new instruction into its new home.
1716         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1717         if (!BBI->use_empty())
1718           TranslateMap[BBI] = N;
1719       }
1720     }
1721
1722     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1723     // to EdgeBB instead.
1724     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1725     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1726       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1727         BB->removePredecessor(PredBB);
1728         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1729       }
1730
1731     // Recurse, simplifying any other constants.
1732     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1733   }
1734
1735   return false;
1736 }
1737
1738 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1739 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1740 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *DL) {
1741   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1742   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1743   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1744   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1745   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1746   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1747   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1748   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1749   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1750   if (!IfCond ||
1751       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1752       isa<ConstantInt>(IfCond))
1753     return false;
1754
1755   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1756   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1757   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1758   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1759   // fewer PHI nodes in this block.
1760   unsigned NumPhis = 0;
1761   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1762     if (NumPhis > 2)
1763       return false;
1764
1765   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1766   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1767   // that need to be moved to the dominating block.
1768   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1769   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1770            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1771
1772   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1773     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1774     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1775       PN->replaceAllUsesWith(V);
1776       PN->eraseFromParent();
1777       continue;
1778     }
1779
1780     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1781                              MaxCostVal0, DL) ||
1782         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1783                              MaxCostVal1, DL))
1784       return false;
1785   }
1786
1787   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1788   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1789   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1790   if (!PN) return true;
1791
1792   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1793   // often be turned into switches and other things.
1794   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1795       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1796        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1797        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1798     return false;
1799
1800   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1801   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1802   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1803   // worth promoting to select instructions.
1804   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1805   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1806   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1807   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1808     IfBlock1 = nullptr;
1809   } else {
1810     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1811     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1812       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1813         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1814         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1815         // flow, so the xform is not worth it.
1816         return false;
1817       }
1818   }
1819
1820   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1821     IfBlock2 = nullptr;
1822   } else {
1823     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1824     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1825       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1826         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1827         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1828         // flow, so the xform is not worth it.
1829         return false;
1830       }
1831   }
1832
1833   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1834                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1835
1836   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1837   // do all of the PHI's now.
1838   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1839   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1840
1841   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1842   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1843   if (IfBlock1)
1844     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1845                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1846                                    IfBlock1->getTerminator());
1847   if (IfBlock2)
1848     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1849                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1850                                    IfBlock2->getTerminator());
1851
1852   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1853     // Change the PHI node into a select instruction.
1854     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1855     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1856
1857     SelectInst *NV =
1858       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1859     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1860     NV->takeName(PN);
1861     PN->eraseFromParent();
1862   }
1863
1864   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1865   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1866   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1867   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1868   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1869   Builder.CreateBr(BB);
1870   OldTI->eraseFromParent();
1871   return true;
1872 }
1873
1874 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1875 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1876 /// introducing a select if the return values disagree.
1877 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1878                                            IRBuilder<> &Builder) {
1879   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1880   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1881   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1882   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1883   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1884
1885   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1886   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1887   // computation on one path or the other.
1888   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1889     return false;
1890   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1891     return false;
1892
1893   Builder.SetInsertPoint(BI);
1894   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1895   // there is no return value for this function, just change the
1896   // branch into a return.
1897   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1898     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1899     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1900     Builder.CreateRetVoid();
1901     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1902     return true;
1903   }
1904
1905   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1906   // so we can insert a new select instruction.
1907   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1908   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1909
1910   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1911   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1912     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1913       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1914   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1915     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1916       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1917
1918   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1919   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1920   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1921   // constant expression that prevents this transformation from being
1922   // safe.
1923   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1924     if (TCV->canTrap())
1925       return false;
1926   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1927     if (FCV->canTrap())
1928       return false;
1929
1930   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1931   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1932   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1933   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1934
1935   // Insert select instructions where needed.
1936   Value *BrCond = BI->getCondition();
1937   if (TrueValue) {
1938     // Insert a select if the results differ.
1939     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1940     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1941       TrueValue = FalseValue;
1942     } else {
1943       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1944                                        FalseValue, "retval");
1945     }
1946   }
1947
1948   Value *RI = !TrueValue ?
1949     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1950
1951   (void) RI;
1952
1953   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1954                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1955                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1956
1957   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1958
1959   return true;
1960 }
1961
1962 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1963 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1964 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1965 /// found.
1966 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1967                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
1968   assert(BI->isConditional() &&
1969          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1970   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1971   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1972   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1973   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1974   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1975   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
1976   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
1977   return true;
1978 }
1979
1980 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1981 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1982 ///
1983 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1984   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1985     return false;
1986   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1987     Instruction *PBI = &*I;
1988     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1989     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1990       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1991       Inst->eraseFromParent();
1992       return true;
1993     }
1994   }
1995   return false;
1996 }
1997
1998 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1999 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
2000 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2001 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2002                                   unsigned BonusInstThreshold) {
2003   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2004
2005   Instruction *Cond = nullptr;
2006   if (BI->isConditional())
2007     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2008   else {
2009     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2010     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2011     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2012     // predecessor.
2013     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2014       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2015         if (PBI->isConditional() &&
2016             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2017              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2018           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2019                I != E; ) {
2020             Instruction *Curr = I++;
2021             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2022               Cond = Curr;
2023               break;
2024             }
2025             // Quit if we can't remove this instruction.
2026             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2027               return false;
2028           }
2029         }
2030
2031     if (!Cond)
2032       return false;
2033   }
2034
2035   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2036       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2037   return false;
2038
2039   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2040   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2041
2042   // Ignore dbg intrinsics.
2043   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2044
2045   if (&*CondIt != BI)
2046     return false;
2047
2048   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2049   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2050   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2051   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2052   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2053   unsigned NumBonusInsts = 0;
2054   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2055     // Ignore dbg intrinsics.
2056     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2057       continue;
2058     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
2059       return false;
2060     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2061     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2062     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2063       return false;
2064     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2065     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2066     // and Cond.
2067     ++NumBonusInsts;
2068     // Early exits once we reach the limit.
2069     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2070       return false;
2071   }
2072
2073   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2074   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2075   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2076     if (CE->canTrap())
2077       return false;
2078   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2079     if (CE->canTrap())
2080       return false;
2081
2082   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2083   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2084   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2085   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2086     return false;
2087
2088   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2089     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2090     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2091
2092     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2093     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2094     // blocks.
2095     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2096     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2097         (BI->isConditional() &&
2098          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2099         (!BI->isConditional() &&
2100          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2101       continue;
2102
2103     // Determine if the two branches share a common destination.
2104     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2105     bool InvertPredCond = false;
2106
2107     if (BI->isConditional()) {
2108       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2109         Opc = Instruction::Or;
2110       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2111         Opc = Instruction::And;
2112       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2113         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2114       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2115         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2116       else
2117         continue;
2118     } else {
2119       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2120         continue;
2121     }
2122
2123     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2124     IRBuilder<> Builder(PBI);
2125
2126     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2127     if (InvertPredCond) {
2128       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2129
2130       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2131         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2132         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2133       } else {
2134         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2135                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2136       }
2137
2138       PBI->setCondition(NewCond);
2139       PBI->swapSuccessors();
2140     }
2141
2142     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2143     // Note that there may be mutliple predecessor blocks, so we cannot move
2144     // bonus instructions to a predecessor block.
2145     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2146     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2147     // every instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2148     // instructions.
2149     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2150       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2151         continue;
2152       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2153       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2154                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2155       VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
2156
2157       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2158       // its potential value. The previous information might have been valid
2159       // only given the branch precondition.
2160       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2161       // semantics we don't understand.
2162       NewBonusInst->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
2163
2164       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
2165       NewBonusInst->takeName(BonusInst);
2166       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2167     }
2168
2169     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2170     // two conditions together.
2171     Instruction *New = Cond->clone();
2172     RemapInstruction(New, VMap,
2173                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2174     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2175     New->takeName(Cond);
2176     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2177
2178     if (BI->isConditional()) {
2179       Instruction *NewCond =
2180         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2181                                             New, "or.cond"));
2182       PBI->setCondition(NewCond);
2183
2184       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2185       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2186                                                   PredFalseWeight);
2187       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2188                                                   SuccFalseWeight);
2189       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2190
2191       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2192         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2193           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2194           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2195           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2196           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2197           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2198           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2199           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2200           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2201           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2202                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2203         }
2204         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2205         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2206       }
2207       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2208         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2209           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2210           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2211           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2212           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2213           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2214               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2215           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2216           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2217         }
2218         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2219         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2220       }
2221       if (NewWeights.size() == 2) {
2222         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2223         FitWeights(NewWeights);
2224
2225         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2226         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2227                          MDBuilder(BI->getContext()).
2228                          createBranchWeights(MDWeights));
2229       } else
2230         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2231     } else {
2232       // Update PHI nodes in the common successors.
2233       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2234         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2235           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2236         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2237         Instruction *MergedCond = nullptr;
2238         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2239           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2240           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2241           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2242           Instruction *NotCond =
2243             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2244                                 "not.cond"));
2245           MergedCond =
2246             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2247                                 NotCond, New,
2248                                 "and.cond"));
2249           if (PBI_C->isOne())
2250             MergedCond =
2251               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2252                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2253                                   "or.cond"));
2254         } else {
2255           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2256           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2257           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2258           MergedCond =
2259             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2260                                 PBI->getCondition(), New,
2261                                 "and.cond"));
2262           if (PBI_C->isOne()) {
2263             Instruction *NotCond =
2264               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2265                                   "not.cond"));
2266             MergedCond =
2267               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2268                                   NotCond, MergedCond,
2269                                   "or.cond"));
2270           }
2271         }
2272         // Update PHI Node.
2273         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2274                                   MergedCond);
2275       }
2276       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2277       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2278       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2279       PBI = New_PBI;
2280     }
2281
2282     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2283     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2284
2285     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2286     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2287       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2288         I->clone()->insertBefore(PBI);
2289
2290     return true;
2291   }
2292   return false;
2293 }
2294
2295 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2296 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2297 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2298 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2299 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2300   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2301   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2302
2303   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2304   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2305   // this conditional branch redundant.
2306   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2307       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2308     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2309     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2310     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2311       // Turn this into a branch on constant.
2312       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2313       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2314                                         CondIsTrue));
2315       return true;  // Nuke the branch on constant.
2316     }
2317
2318     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2319     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2320     // simplifycfg will thread the block.
2321     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2322       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2323       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2324                                        std::distance(PB, PE),
2325                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2326                                        BB->begin());
2327       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2328       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2329       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2330       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2331         BasicBlock *P = *PI;
2332         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2333             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2334             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2335             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2336           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2337           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2338                                               CondIsTrue), P);
2339         } else {
2340           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2341         }
2342       }
2343
2344       BI->setCondition(NewPN);
2345       return true;
2346     }
2347   }
2348
2349   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2350   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2351   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2352   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2353   // Ignore dbg intrinsics.
2354   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2355     ++BBI;
2356   if (&*BBI != BI)
2357     return false;
2358
2359
2360   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2361     if (CE->canTrap())
2362       return false;
2363
2364   int PBIOp, BIOp;
2365   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2366     PBIOp = BIOp = 0;
2367   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2368     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2369   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2370     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2371   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2372     PBIOp = BIOp = 1;
2373   else
2374     return false;
2375
2376   // Check to make sure that the other destination of this branch
2377   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2378   // keep getting unwound.
2379   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2380     return false;
2381
2382   // Do not perform this transformation if it would require
2383   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2384   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2385
2386   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2387   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2388   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2389
2390   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2391   unsigned NumPhis = 0;
2392   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2393        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2394     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2395       return false;
2396
2397     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2398     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2399     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2400       if (CE->canTrap())
2401         return false;
2402
2403     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2404     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2405     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2406       if (CE->canTrap())
2407         return false;
2408   }
2409
2410   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2411   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2412
2413   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2414                << "AND: " << *BI->getParent());
2415
2416
2417   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2418   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2419   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2420   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2421   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2422   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2423   // infinite loop with no cond branch.
2424   if (OtherDest == BB) {
2425     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2426     // or it won't matter if it's hot. :)
2427     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2428                                                   "infloop", BB->getParent());
2429     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2430     OtherDest = InfLoopBlock;
2431   }
2432
2433   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2434
2435   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2436   // it alone, but modify PBI.
2437
2438   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2439   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2440   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2441   if (PBIOp)
2442     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2443
2444   Value *BICond = BI->getCondition();
2445   if (BIOp)
2446     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2447
2448   // Merge the conditions.
2449   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2450
2451   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2452   PBI->setCondition(Cond);
2453   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2454   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2455
2456   // Update branch weight for PBI.
2457   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2458   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2459                                               PredFalseWeight);
2460   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2461                                               SuccFalseWeight);
2462   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2463     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2464     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2465     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2466     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2467     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2468     //                                    PredOther * SuccCommon.
2469     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2470     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2471     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2472                          PredOther * SuccCommon);
2473     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2474     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2475     FitWeights(NewWeights);
2476
2477     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2478     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2479                      MDBuilder(BI->getContext()).
2480                      createBranchWeights(MDWeights));
2481   }
2482
2483   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2484   // block that are identical to the entries for BI's block.
2485   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2486
2487   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2488   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2489   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2490   // them agree.
2491   PHINode *PN;
2492   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2493        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2494     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2495     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2496     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2497     if (BIV != PBIV) {
2498       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2499       Value *NV = cast<SelectInst>
2500         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2501       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2502     }
2503   }
2504
2505   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2506   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2507
2508   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2509   // one fewer predecessor.
2510   return true;
2511 }
2512
2513 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2514 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2515 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2516 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2517 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2518 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2519                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2520                                        uint32_t TrueWeight,
2521                                        uint32_t FalseWeight){
2522   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2523   // First, figure out which successors to preserve.
2524   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2525   // successor.
2526   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2527   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2528
2529   // Then remove the rest.
2530   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2531     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2532     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2533     if (Succ == KeepEdge1)
2534       KeepEdge1 = nullptr;
2535     else if (Succ == KeepEdge2)
2536       KeepEdge2 = nullptr;
2537     else
2538       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2539   }
2540
2541   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2542   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2543
2544   // Insert an appropriate new terminator.
2545   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2546     if (TrueBB == FalseBB)
2547       // We were only looking for one successor, and it was present.
2548       // Create an unconditional branch to it.
2549       Builder.CreateBr(TrueBB);
2550     else {
2551       // We found both of the successors we were looking for.
2552       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2553       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2554       if (TrueWeight != FalseWeight)
2555         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2556                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2557                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2558     }
2559   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2560     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2561     // terminator must be unreachable.
2562     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2563   } else {
2564     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2565     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2566     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2567     if (!KeepEdge1)
2568       // Only TrueBB was found.
2569       Builder.CreateBr(TrueBB);
2570     else
2571       // Only FalseBB was found.
2572       Builder.CreateBr(FalseBB);
2573   }
2574
2575   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2576   return true;
2577 }
2578
2579 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2580 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2581 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2582 // unconditional otherwise.
2583 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2584   // Check for constant integer values in the select.
2585   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2586   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2587   if (!TrueVal || !FalseVal)
2588     return false;
2589
2590   // Find the relevant condition and destinations.
2591   Value *Condition = Select->getCondition();
2592   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2593   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2594
2595   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2596   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2597   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2598   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2599   if (HasWeights) {
2600     GetBranchWeights(SI, Weights);
2601     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2602       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2603                                      getSuccessorIndex()];
2604       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2605                                       getSuccessorIndex()];
2606     }
2607   }
2608
2609   // Perform the actual simplification.
2610   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2611                                     TrueWeight, FalseWeight);
2612 }
2613
2614 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2615 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2616 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2617 // with
2618 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2619 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2620   // Check that both operands of the select are block addresses.
2621   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2622   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2623   if (!TBA || !FBA)
2624     return false;
2625
2626   // Extract the actual blocks.
2627   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2628   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2629
2630   // Perform the actual simplification.
2631   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2632                                     0, 0);
2633 }
2634
2635 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2636 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2637 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2638 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2639 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2640 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2641 /// like:
2642 ///
2643 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2644 /// DEFAULT:
2645 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2646 ///   br label %end
2647 /// end:
2648 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2649 ///
2650 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2651 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2652 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2653     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2654     unsigned BonusInstThreshold, const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
2655   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2656
2657   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2658   // complex.
2659   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2660
2661   Value *V = ICI->getOperand(0);
2662   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2663
2664   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2665   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2666   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2667   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2668   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2669
2670   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2671   if (SI->getCondition() != V)
2672     return false;
2673
2674   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2675   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2676   // away.
2677   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2678     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2679     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2680     ICI->setOperand(0, VVal);
2681
2682     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2683       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2684       ICI->eraseFromParent();
2685     }
2686     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2687     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2688   }
2689
2690   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2691   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2692   // and zap it.
2693   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2694     Value *V;
2695     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2696       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2697     else
2698       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2699
2700     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2701     ICI->eraseFromParent();
2702     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2703     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2704   }
2705
2706   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2707   // the block.
2708   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2709   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2710   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2711       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2712     return false;
2713
2714   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2715   // true in the PHI.
2716   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2717   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2718
2719   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2720     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2721
2722   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2723   // false depending on if it is EQ or NE.
2724   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2725   ICI->eraseFromParent();
2726
2727   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2728   // the switch to the merge point on the compared value.
2729   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2730                                          BB->getParent(), BB);
2731   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2732   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2733   if (HasWeights) {
2734     GetBranchWeights(SI, Weights);
2735     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2736       // Split weight for default case to case for "Cst".
2737       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2738       Weights.push_back(Weights[0]);
2739
2740       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2741       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2742                       MDBuilder(SI->getContext()).
2743                       createBranchWeights(MDWeights));
2744     }
2745   }
2746   SI->addCase(Cst, NewBB);
2747
2748   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2749   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2750   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2751   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2752   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2753   return true;
2754 }
2755
2756 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2757 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2758 /// fold it into a switch instruction if so.
2759 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2760                                       IRBuilder<> &Builder) {
2761   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2762   if (!Cond) return false;
2763
2764
2765   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2766   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2767   // 'setne's and'ed together, collect them.
2768   Value *CompVal = nullptr;
2769   std::vector<ConstantInt*> Values;
2770   bool TrueWhenEqual = true;
2771   Value *ExtraCase = nullptr;
2772   unsigned UsedICmps = 0;
2773
2774   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2775     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, true,
2776                                      UsedICmps);
2777   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2778     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, false,
2779                                      UsedICmps);
2780     TrueWhenEqual = false;
2781   }
2782
2783   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2784   if (!CompVal) return false;
2785
2786   // Avoid turning single icmps into a switch.
2787   if (UsedICmps <= 1)
2788     return false;
2789
2790   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2791   // instruction can't handle, remove them now.
2792   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2793   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2794
2795   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2796   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2797   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2798
2799   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2800   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2801
2802   // Figure out which block is which destination.
2803   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2804   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2805   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2806
2807   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2808
2809   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2810                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2811
2812   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2813   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2814   // right before the condbr to handle it.
2815   if (ExtraCase) {
2816     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2817     // Remove the uncond branch added to the old block.
2818     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2819     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2820
2821     if (TrueWhenEqual)
2822       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2823     else
2824       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2825
2826     OldTI->eraseFromParent();
2827
2828     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2829     // for the edge we just added.
2830     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2831
2832     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2833           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2834     BB = NewBB;
2835   }
2836
2837   Builder.SetInsertPoint(BI);
2838   // Convert pointer to int before we switch.
2839   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2840     assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2841     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2842                                      DL->getIntPtrType(CompVal->getType()),
2843                                      "magicptr");
2844   }
2845
2846   // Create the new switch instruction now.
2847   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2848
2849   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2850   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2851     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2852
2853   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2854   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2855   // the number of edges added.
2856   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2857        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2858     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2859     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2860     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2861       PN->addIncoming(InVal, BB);
2862   }
2863
2864   // Erase the old branch instruction.
2865   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2866
2867   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2868   return true;
2869 }
2870
2871 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2872   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2873   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2874   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2875   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2876   if (RI->getValue() != LPInst)
2877     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2878     // caused control to branch here.
2879     return false;
2880
2881   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2882   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2883   while (++I != E)
2884     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2885       return false;
2886
2887   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2888   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2889   bool Changed = false;
2890   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2891     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2892
2893     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2894       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2895       // the table.
2896       InvokeRequiresTableEntry = true;
2897       continue;
2898     }
2899
2900     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2901
2902     // Insert a call instruction before the invoke.
2903     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2904     Call->takeName(II);
2905     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2906     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2907     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2908
2909     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2910     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2911     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2912     // updated.
2913     II->replaceAllUsesWith(Call);
2914     BB->removePredecessor(II->getParent());
2915
2916     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2917     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2918
2919     // Finally, delete the invoke instruction!
2920     II->eraseFromParent();
2921     Changed = true;
2922   }
2923
2924   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2925     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2926     BB->eraseFromParent();
2927
2928   return Changed;
2929 }
2930
2931 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2932   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2933   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2934
2935   // Find predecessors that end with branches.
2936   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2937   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2938   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2939     BasicBlock *P = *PI;
2940     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2941     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2942       if (BI->isUnconditional())
2943         UncondBranchPreds.push_back(P);
2944       else
2945         CondBranchPreds.push_back(BI);
2946     }
2947   }
2948
2949   // If we found some, do the transformation!
2950   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2951     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2952       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2953       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2954             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2955       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2956     }
2957
2958     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2959     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2960       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2961       BB->eraseFromParent();
2962
2963     return true;
2964   }
2965
2966   // Check out all of the conditional branches going to this return
2967   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2968   // branch itself into a select/return pair.
2969   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2970     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2971
2972     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2973     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2974         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2975         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2976       return true;
2977   }
2978   return false;
2979 }
2980
2981 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2982   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2983
2984   bool Changed = false;
2985
2986   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2987   // be removed, do so.
2988   while (UI != BB->begin()) {
2989     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2990     --BBI;
2991     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2992     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2993     // operations may have this effect.
2994     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2995
2996     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2997       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2998         if (SI->isVolatile())
2999           break;
3000       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3001         if (LI->isVolatile())
3002           break;
3003       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3004         if (RMWI->isVolatile())
3005           break;
3006       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3007         if (CXI->isVolatile())
3008           break;
3009       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3010                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3011         break;
3012       }
3013       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3014       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3015       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3016       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3017     }
3018
3019     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3020     if (!BBI->use_empty())
3021       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3022     BBI->eraseFromParent();
3023     Changed = true;
3024   }
3025
3026   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3027   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3028   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3029
3030   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3031   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3032     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3033     IRBuilder<> Builder(TI);
3034     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3035       if (BI->isUnconditional()) {
3036         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3037           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3038           TI->eraseFromParent();
3039           Changed = true;
3040         }
3041       } else {
3042         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3043           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3044           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3045         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3046           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3047           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3048           Changed = true;
3049         }
3050       }
3051     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3052       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3053            i != e; ++i)
3054         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3055           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3056           SI->removeCase(i);
3057           --i; --e;
3058           Changed = true;
3059         }
3060       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3061       // destination and make it the default.
3062       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3063         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3064         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3065              i != e; ++i) {
3066           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3067               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3068           if (entry.first == 0) {
3069             entry.first = 1;
3070             entry.second = i.getCaseIndex();
3071           } else {
3072             entry.first++;
3073           }
3074         }
3075
3076         // Find the most popular block.
3077         unsigned MaxPop = 0;
3078         unsigned MaxIndex = 0;
3079         BasicBlock *MaxBlock = nullptr;
3080         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3081              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3082           if (I->second.first > MaxPop ||
3083               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3084             MaxPop = I->second.first;
3085             MaxIndex = I->second.second;
3086             MaxBlock = I->first;
3087           }
3088         }
3089         if (MaxBlock) {
3090           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3091           // edges to it.
3092           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3093           Changed = true;
3094
3095           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3096           // it.
3097           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3098             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3099               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3100
3101           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3102                i != e; ++i)
3103             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3104               SI->removeCase(i);
3105               --i; --e;
3106             }
3107         }
3108       }
3109     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3110       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3111         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3112         // place to note that the call does not throw though.
3113         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3114         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3115
3116         // Insert the call now...
3117         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3118         Builder.SetInsertPoint(BI);
3119         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3120                                           Args, II->getName());
3121         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3122         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3123         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3124         II->replaceAllUsesWith(CI);
3125         delete II;
3126         Changed = true;
3127       }
3128     }
3129   }
3130
3131   // If this block is now dead, remove it.
3132   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3133       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3134     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3135     BB->eraseFromParent();
3136     return true;
3137   }
3138
3139   return Changed;
3140 }
3141
3142 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3143 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3144 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3145   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3146
3147   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3148   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3149   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3150   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3151   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3152   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3153     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3154       return false;
3155     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3156   }
3157   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3158
3159   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3160   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3161   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3162     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3163       return false;
3164   }
3165
3166   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3167   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3168
3169   Value *Sub = SI->getCondition();
3170   if (!Offset->isNullValue())
3171     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3172   Value *Cmp;
3173   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3174   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3175     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3176   else
3177     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3178   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3179       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3180
3181   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3182   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3183   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3184   if (HasWeights) {
3185     GetBranchWeights(SI, Weights);
3186     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3187       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3188       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3189       // bits.
3190       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3191       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3192         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3193       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3194                          MDBuilder(SI->getContext()).
3195                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3196                                              (uint32_t)Weights[0]));
3197     }
3198   }
3199
3200   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3201   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3202        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3203     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3204       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3205   }
3206   SI->eraseFromParent();
3207
3208   return true;
3209 }
3210
3211 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3212 /// and use it to remove dead cases.
3213 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, const DataLayout *DL,
3214                                      AssumptionTracker *AT) {
3215   Value *Cond = SI->getCondition();
3216   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3217   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3218   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AT, SI);
3219
3220   // Gather dead cases.
3221   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3222   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3223     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3224         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3225       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3226       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3227                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3228     }
3229   }
3230
3231   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3232   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3233   if (HasWeight) {
3234     GetBranchWeights(SI, Weights);
3235     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3236   }
3237
3238   // Remove dead cases from the switch.
3239   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3240     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3241     assert(Case != SI->case_default() &&
3242            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3243     if (HasWeight) {
3244       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3245       Weights.pop_back();
3246     }
3247
3248     // Prune unused values from PHI nodes.
3249     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3250     SI->removeCase(Case);
3251   }
3252   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3253     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3254     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3255                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3256                     createBranchWeights(MDWeights));
3257   }
3258
3259   return !DeadCases.empty();
3260 }
3261
3262 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3263 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3264 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3265 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3266 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3267 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3268                                               BasicBlock *BB,
3269                                               int *PhiIndex) {
3270   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3271     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3272   if (!BB->getSinglePredecessor())
3273     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3274
3275   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3276   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3277     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3278
3279   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3280
3281   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3282   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3283     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3284     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3285
3286     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3287     if (InValue != CaseValue) continue;
3288
3289     *PhiIndex = Idx;
3290     return PHI;
3291   }
3292
3293   return nullptr;
3294 }
3295
3296 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3297 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3298 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3299 /// Returns true if a change is made.
3300 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3301   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3302   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3303
3304   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3305     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3306     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3307
3308     int PhiIndex;
3309     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3310                                                  &PhiIndex);
3311     if (!PHI) continue;
3312
3313     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3314   }
3315
3316   bool Changed = false;
3317
3318   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3319        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3320     PHINode *Phi = I->first;
3321     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3322
3323     if (Indexes.size() < 2) continue;
3324
3325     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3326       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3327     Changed = true;
3328   }
3329
3330   return Changed;
3331 }
3332
3333 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3334 /// initializing an array of constants like C.
3335 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3336   if (C->isThreadDependent())
3337     return false;
3338   if (C->isDLLImportDependent())
3339     return false;
3340
3341   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3342     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3343
3344   return isa<ConstantFP>(C) ||
3345       isa<ConstantInt>(C) ||
3346       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3347       isa<GlobalValue>(C) ||
3348       isa<UndefValue>(C);
3349 }
3350
3351 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3352 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3353 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3354                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3355   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3356     return C;
3357   return ConstantPool.lookup(V);
3358 }
3359
3360 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3361 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3362 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3363 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3364 static Constant *
3365 ConstantFold(Instruction *I,
3366              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool,
3367              const DataLayout *DL) {
3368   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3369     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3370     if (!A)
3371       return nullptr;
3372     if (A->isAllOnesValue())
3373       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3374     if (A->isNullValue())
3375       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3376     return nullptr;
3377   }
3378
3379   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3380   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3381     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3382       COps.push_back(A);
3383     else
3384       return nullptr;
3385   }
3386
3387   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I))
3388     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3389                                            COps[1], DL);
3390
3391   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3392 }
3393
3394 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3395 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3396 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3397 /// case), of a switch instruction SI.
3398 static bool
3399 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3400                ConstantInt *CaseVal,
3401                BasicBlock *CaseDest,
3402                BasicBlock **CommonDest,
3403                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *> > &Res,
3404                const DataLayout *DL) {
3405   // The block from which we enter the common destination.
3406   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3407
3408   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3409   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3410   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3411   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3412   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3413        ++I) {
3414     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3415       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3416       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3417         return false;
3418       Pred = CaseDest;
3419       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3420     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3421       // Skip debug intrinsic.
3422       continue;
3423     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool, DL)) {
3424       // Instruction is side-effect free and constant.
3425       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3426     } else {
3427       break;
3428     }
3429   }
3430
3431   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3432   if (!*CommonDest)
3433     *CommonDest = CaseDest;
3434   // If the destination isn't the common one, abort.
3435   if (CaseDest != *CommonDest)
3436     return false;
3437
3438   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3439   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3440   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3441     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3442     if (Idx == -1)
3443       continue;
3444
3445     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3446                                         ConstantPool);
3447     if (!ConstVal)
3448       return false;
3449
3450     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3451     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3452     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3453     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3454     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3455
3456     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3457     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3458       return false;
3459
3460     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3461   }
3462
3463   return Res.size() > 0;
3464 }
3465
3466 // MapCaseToResult - Helper function used to
3467 // add CaseVal to the list of cases that generate Result.
3468 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3469     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3470     Constant *Result) {
3471   for (auto &I : UniqueResults) {
3472     if (I.first == Result) {
3473       I.second.push_back(CaseVal);
3474       return;
3475     }
3476   }
3477   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3478         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3479 }
3480
3481 // InitializeUniqueCases - Helper function that initializes a map containing
3482 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3483 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3484 // there is not a common destination block for the switch.
3485 static bool InitializeUniqueCases(
3486     SwitchInst *SI, const DataLayout *DL, PHINode *&PHI,
3487     BasicBlock *&CommonDest,
3488     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3489     Constant *&DefaultResult) {
3490   for (auto &I : SI->cases()) {
3491     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3492
3493     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3494     SwitchCaseResultsTy Results;
3495     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3496                         DL))
3497       return false;
3498
3499     // Only one value per case is permitted
3500     if (Results.size() > 1)
3501       return false;
3502     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3503
3504     // Check the PHI consistency.
3505     if (!PHI)
3506       PHI = Results[0].first;
3507     else if (PHI != Results[0].first)
3508       return false;
3509   }
3510   // Find the default result value.
3511   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3512   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3513   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3514                  DL);
3515   // If the default value is not found abort unless the default destination
3516   // is unreachable.
3517   DefaultResult =
3518       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3519   if ((!DefaultResult &&
3520         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3521     return false;
3522
3523   return true;
3524 }
3525
3526 // ConvertTwoCaseSwitch - Helper function that checks if it is possible to
3527 // transform a switch with only two cases (or two cases + default)
3528 // that produces a result into a value select.
3529 // Example:
3530 // switch (a) {
3531 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3532 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3533 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3534 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3535 //   default:
3536 //     return 4;
3537 // }
3538 static Value *
3539 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3540                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3541                      IRBuilder<> &Builder) {
3542   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3543       "We should have exactly two unique results at this point");
3544   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3545   // select or a two-way select if default is possible.
3546   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3547       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3548     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3549     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3550
3551     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3552     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3553     if (DefaultCanTrigger) {
3554       Value *const ValueCompare =
3555           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3556       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3557                                          DefaultResult, "switch.select");
3558     }
3559     Value *const ValueCompare =
3560         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3561     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3562                                 "switch.select");
3563   }
3564
3565   return nullptr;
3566 }
3567
3568 // RemoveSwitchAfterSelectConversion - Helper function to cleanup a switch
3569 // instruction that has been converted into a select, fixing up PHI nodes and
3570 // basic blocks.
3571 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3572                                               Value *SelectValue,
3573                                               IRBuilder<> &Builder) {
3574   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3575   if (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3576     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3577   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3578
3579   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3580
3581   // Remove the switch.
3582   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3583     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3584
3585     if (Succ == PHI->getParent())
3586       continue;
3587     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3588   }
3589   SI->eraseFromParent();
3590 }
3591
3592 /// SwitchToSelect - If the switch is only used to initialize one or more
3593 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3594 /// constant values, replace the switch with select.
3595 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3596                            const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
3597   Value *const Cond = SI->getCondition();
3598   PHINode *PHI = nullptr;
3599   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3600   Constant *DefaultResult;
3601   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3602   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3603   if (!InitializeUniqueCases(SI, DL, PHI, CommonDest, UniqueResults,
3604                              DefaultResult))
3605     return false;
3606   // Selects choose between maximum two values.
3607   if (UniqueResults.size() != 2)
3608     return false;
3609   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3610
3611   Builder.SetInsertPoint(SI);
3612   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3613       UniqueResults,
3614       DefaultResult, Cond, Builder);
3615   if (SelectValue) {
3616     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3617     return true;
3618   }
3619   // The switch couldn't be converted into a select.
3620   return false;
3621 }
3622
3623 namespace {
3624   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3625   /// to replace a switch.
3626   class SwitchLookupTable {
3627   public:
3628     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3629     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3630     /// table.
3631     SwitchLookupTable(Module &M,
3632                       uint64_t TableSize,
3633                       ConstantInt *Offset,
3634              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3635                       Constant *DefaultValue,
3636                       const DataLayout *DL);
3637
3638     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3639     /// the position given by Index in the lookup table.
3640     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3641
3642     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3643     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3644     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3645                                    uint64_t TableSize,
3646                                    const Type *ElementType);
3647
3648   private:
3649     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3650     // different ways.
3651     enum {
3652       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3653       // store that single value and return it for each lookup.
3654       SingleValueKind,
3655
3656       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3657       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3658       // shift and mask operations.
3659       BitMapKind,
3660
3661       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3662       // instructions from the table.
3663       ArrayKind
3664     } Kind;
3665
3666     // For SingleValueKind, this is the single value.
3667     Constant *SingleValue;
3668
3669     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3670     ConstantInt *BitMap;
3671     IntegerType *BitMapElementTy;
3672
3673     // For ArrayKind, this is the array.
3674     GlobalVariable *Array;
3675   };
3676 }
3677
3678 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3679                                      uint64_t TableSize,
3680                                      ConstantInt *Offset,
3681              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3682                                      Constant *DefaultValue,
3683                                      const DataLayout *DL)
3684     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3685       Array(nullptr) {
3686   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3687   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3688
3689   // If all values in the table are equal, this is that value.
3690   SingleValue = Values.begin()->second;
3691
3692   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3693
3694   // Build up the table contents.
3695   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3696   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3697     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3698     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3699     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3700
3701     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3702                    .getLimitedValue();
3703     TableContents[Idx] = CaseRes;
3704
3705     if (CaseRes != SingleValue)
3706       SingleValue = nullptr;
3707   }
3708
3709   // Fill in any holes in the table with the default result.
3710   if (Values.size() < TableSize) {
3711     assert(DefaultValue &&
3712            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3713     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3714     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3715       if (!TableContents[I])
3716         TableContents[I] = DefaultValue;
3717     }
3718
3719     if (DefaultValue != SingleValue)
3720       SingleValue = nullptr;
3721   }
3722
3723   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3724   // that single value.
3725   if (SingleValue) {
3726     Kind = SingleValueKind;
3727     return;
3728   }
3729
3730   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3731   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3732     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3733     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3734     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3735       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3736       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3737       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3738         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3739         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3740       }
3741     }
3742     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3743     BitMapElementTy = IT;
3744     Kind = BitMapKind;
3745     ++NumBitMaps;
3746     return;
3747   }
3748
3749   // Store the table in an array.
3750   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3751   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3752
3753   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3754                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3755                              Initializer,
3756                              "switch.table");
3757   Array->setUnnamedAddr(true);
3758   Kind = ArrayKind;
3759 }
3760
3761 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3762   switch (Kind) {
3763     case SingleValueKind:
3764       return SingleValue;
3765     case BitMapKind: {
3766       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3767       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3768
3769       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3770       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3771       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3772       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3773
3774       // Multiply the shift amount by the element width.
3775       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3776                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3777                                    "switch.shiftamt");
3778
3779       // Shift down.
3780       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3781                                               "switch.downshift");
3782       // Mask off.
3783       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3784                                  "switch.masked");
3785     }
3786     case ArrayKind: {
3787       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3788       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3789       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3790                                 ->getArrayNumElements();
3791       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3792         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3793                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3794                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3795                                    "switch.tableidx.zext");
3796
3797       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3798       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3799                                              "switch.gep");
3800       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3801     }
3802   }
3803   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3804 }
3805
3806 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3807                                            uint64_t TableSize,
3808                                            const Type *ElementType) {
3809   if (!DL)
3810     return false;
3811   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3812   if (!IT)
3813     return false;
3814   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3815   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3816
3817   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3818   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3819     return false;
3820   return DL->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3821 }
3822
3823 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3824 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3825 /// types of the results.
3826 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3827                                    uint64_t TableSize,
3828                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3829                                    const DataLayout *DL,
3830                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3831   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3832     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3833
3834   bool AllTablesFitInRegister = true;
3835   bool HasIllegalType = false;
3836   for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
3837        E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
3838     Type *Ty = I->second;
3839
3840     // Saturate this flag to true.
3841     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3842
3843     // Saturate this flag to false.
3844     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3845       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
3846
3847     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3848     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3849     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3850     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3851       break;
3852   }
3853
3854   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3855   if (AllTablesFitInRegister)
3856     return true;
3857
3858   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3859   if (HasIllegalType)
3860     return false;
3861
3862   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3863   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3864   // FIXME: Find the best cut-off.
3865   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3866 }
3867
3868 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3869 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3870 /// replace the switch with lookup tables.
3871 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3872                                 IRBuilder<> &Builder,
3873                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3874                                 const DataLayout* DL) {
3875   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3876
3877   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3878   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3879     return false;
3880
3881   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3882   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3883
3884   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3885   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3886   // string and lookup indices into that.
3887
3888   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
3889   // faster, so we don't analyze them.
3890   if (SI->getNumCases() < 3)
3891     return false;
3892
3893   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3894   // common destination, as well as the the min and max case values.
3895   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3896   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3897   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3898   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3899
3900   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3901   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3902   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3903   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3904   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3905   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3906
3907   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3908     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3909     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3910       MinCaseVal = CaseVal;
3911     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3912       MaxCaseVal = CaseVal;
3913
3914     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3915     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3916     ResultsTy Results;
3917     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
3918                         Results, DL))
3919       return false;
3920
3921     // Append the result from this case to the list for each phi.
3922     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3923       if (!ResultLists.count(I->first))
3924         PHIs.push_back(I->first);
3925       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3926     }
3927   }
3928
3929   // Keep track of the result types.
3930   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3931     PHINode *PHI = PHIs[I];
3932     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
3933   }
3934
3935   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
3936   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3937   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3938   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
3939
3940   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
3941   // or a bitmask that fits in a register.
3942   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3943   bool HasDefaultResults = false;
3944   if (TableHasHoles) {
3945     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
3946                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
3947   }
3948   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
3949   if (NeedMask) {
3950     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
3951     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
3952       return false;
3953     if (!(DL && DL->fitsInLegalInteger(TableSize)))
3954       return false;
3955   }
3956
3957   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3958     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3959     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3960     DefaultResults[PHI] = Result;
3961   }
3962
3963   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
3964     return false;
3965
3966   // Create the BB that does the lookups.
3967   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3968   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3969                                             "switch.lookup",
3970                                             CommonDest->getParent(),
3971                                             CommonDest);
3972
3973   // Compute the table index value.
3974   Builder.SetInsertPoint(SI);
3975   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3976                                         "switch.tableidx");
3977
3978   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
3979   // switching upon.
3980   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3981   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
3982   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
3983          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
3984          "representable value of its input integer type's size.");
3985
3986   // If we have a fully covered lookup table, unconditionally branch to the
3987   // lookup table BB. Otherwise, check if the condition value is within the case
3988   // range. If it is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default
3989   // destination.
3990   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
3991   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
3992     Builder.CreateBr(LookupBB);
3993     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
3994     // do not delete PHINodes here.
3995     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
3996                                             true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
3997   } else {
3998     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3999                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
4000     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4001   }
4002
4003   // Populate the BB that does the lookups.
4004   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4005
4006   if (NeedMask) {
4007     // Before doing the lookup we do the hole check.
4008     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
4009     // and we create a new LookupBB.
4010     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
4011     MaskBB->setName("switch.hole_check");
4012     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4013                                   "switch.lookup",
4014                                   CommonDest->getParent(),
4015                                   CommonDest);
4016
4017     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4018     APInt MaskInt(TableSize, 0);
4019     APInt One(TableSize, 1);
4020     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4021     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4022       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4023                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4024       MaskInt |= One << Idx;
4025     }
4026     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4027
4028     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4029     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4030     // else continue with table lookup.
4031     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4032     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4033                                                  "switch.maskindex");
4034     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4035                                         "switch.shifted");
4036     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4037                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4038                                        "switch.lobit");
4039     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4040
4041     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4042     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4043   }
4044
4045   bool ReturnedEarly = false;
4046   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4047     PHINode *PHI = PHIs[I];
4048
4049     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4050     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4051     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
4052                             DV, DL);
4053
4054     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4055
4056     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4057     // do that right here.
4058     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4059         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4060       Builder.CreateRet(Result);
4061       ReturnedEarly = true;
4062       break;
4063     }
4064
4065     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4066   }
4067
4068   if (!ReturnedEarly)
4069     Builder.CreateBr(CommonDest);
4070
4071   // Remove the switch.
4072   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4073     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4074
4075     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4076       continue;
4077     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4078   }
4079   SI->eraseFromParent();
4080
4081   ++NumLookupTables;
4082   if (NeedMask)
4083     ++NumLookupTablesHoles;
4084   return true;
4085 }
4086
4087 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4088   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4089
4090   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4091     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4092     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4093     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4094       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4095         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4096
4097     Value *Cond = SI->getCondition();
4098     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4099       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4100         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4101
4102     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4103     // away into any preds.
4104     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4105     // Ignore dbg intrinsics.
4106     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4107       ++BBI;
4108     if (SI == &*BBI)
4109       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4110         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4111   }
4112
4113   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4114   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4115     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4116
4117   // Remove unreachable cases.
4118   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, DL, AT))
4119     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4120
4121   if (SwitchToSelect(SI, Builder, DL, AT))
4122     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4123
4124   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4125     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4126
4127   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
4128     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4129
4130   return false;
4131 }
4132
4133 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4134   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4135   bool Changed = false;
4136
4137   // Eliminate redundant destinations.
4138   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4139   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4140     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4141     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
4142       Dest->removePredecessor(BB);
4143       IBI->removeDestination(i);
4144       --i; --e;
4145       Changed = true;
4146     }
4147   }
4148
4149   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4150     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4151     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4152     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4153     return true;
4154   }
4155
4156   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4157     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4158     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4159     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4160     return true;
4161   }
4162
4163   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4164     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4165       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4166   }
4167   return Changed;
4168 }
4169
4170 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4171   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4172
4173   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4174     return true;
4175
4176   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4177   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4178   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4179       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4180     return true;
4181
4182   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4183   // against a constant, try to simplify the block.
4184   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4185     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4186       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4187         ;
4188       if (I->isTerminator() &&
4189           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI,
4190                                                 BonusInstThreshold, DL, AT))
4191         return true;
4192     }
4193
4194   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4195   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4196   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4197   // for PHI nodes in common successor.
4198   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4199     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4200   return false;
4201 }
4202
4203
4204 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4205   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4206
4207   // Conditional branch
4208   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4209     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4210     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4211     // switch.
4212     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4213       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4214         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4215
4216     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4217     // Ignore dbg intrinsics.
4218     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4219     // Ignore dbg intrinsics.
4220     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4221       ++I;
4222     if (&*I == BI) {
4223       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4224         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4225     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4226       ++I;
4227       // Ignore dbg intrinsics.
4228       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4229         ++I;
4230       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4231         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4232     }
4233   }
4234
4235   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4236   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, DL, Builder))
4237     return true;
4238
4239   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4240   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4241   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4242   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4243     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4244
4245   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4246   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4247   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4248   // can hoist it up to the branching block.
4249   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4250     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4251       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
4252         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4253     } else {
4254       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4255       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4256       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4257       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4258           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4259         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
4260           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4261     }
4262   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4263     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4264     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4265     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4266     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4267         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4268       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
4269         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4270   }
4271
4272   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4273   // through this block if any PHI node entries are constants.
4274   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4275     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4276       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4277         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4278
4279   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4280   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4281     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4282       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4283         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4284           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4285
4286   return false;
4287 }
4288
4289 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4290 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4291   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4292   if (!C)
4293     return false;
4294
4295   if (I->use_empty())
4296     return false;
4297
4298   if (C->isNullValue()) {
4299     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4300     User *Use = *I->user_begin();
4301
4302     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4303     // control flow (eg. calls)
4304     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4305       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4306         return false;
4307
4308     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4309     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4310       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4311         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4312
4313     // Look through bitcasts.
4314     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4315       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4316
4317     // Load from null is undefined.
4318     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4319       if (!LI->isVolatile())
4320         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4321
4322     // Store to null is undefined.
4323     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4324       if (!SI->isVolatile())
4325         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4326   }
4327   return false;
4328 }
4329
4330 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4331 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4332 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4333   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4334        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4335     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4336       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4337         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4338         IRBuilder<> Builder(T);
4339         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4340           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4341           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4342           // destination from conditional branches.
4343           if (BI->isUnconditional())
4344             Builder.CreateUnreachable();
4345           else
4346             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4347                                                          BI->getSuccessor(0));
4348           BI->eraseFromParent();
4349           return true;
4350         }
4351         // TODO: SwitchInst.
4352       }
4353
4354   return false;
4355 }
4356
4357 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4358   bool Changed = false;
4359
4360   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4361   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4362
4363   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4364   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4365   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4366        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4367       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4368     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4369     DeleteDeadBlock(BB);
4370     return true;
4371   }
4372
4373   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4374   // away...
4375   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4376
4377   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4378   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4379
4380   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4381   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4382
4383   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4384   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4385   // if there are no PHI nodes.
4386   //
4387   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4388     return true;
4389
4390   IRBuilder<> Builder(BB);
4391
4392   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4393   // eliminate it, do so now.
4394   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4395     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4396       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, DL);
4397
4398   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4399   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4400     if (BI->isUnconditional()) {
4401       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4402     } else {
4403       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4404     }
4405   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4406     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4407   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4408     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4409   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4410     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4411   } else if (UnreachableInst *UI =
4412                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4413     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4414   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4415                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4416     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4417   }
4418
4419   return Changed;
4420 }
4421
4422 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4423 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4424 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4425 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4426 ///
4427 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4428                        unsigned BonusInstThreshold,
4429                        const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
4430   return SimplifyCFGOpt(TTI, BonusInstThreshold, DL, AT).run(BB);
4431 }