op_iterator-ify loops
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/Type.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include <algorithm>
27 #include <functional>
28 #include <set>
29 #include <map>
30 using namespace llvm;
31
32 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
33 /// terminator instructions together.
34 ///
35 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
36   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
37   
38   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
39   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
40   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
41   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
42   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
43   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
44   
45   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
46     if (SI1Succs.count(*I))
47       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
48            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
49         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
50         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
51             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
52           return false;
53       }
54         
55   return true;
56 }
57
58 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
59 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
60 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
61 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
62 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
63                                   BasicBlock *ExistPred) {
64   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
65          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
66   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
67   
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
69     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
70     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
71     PN->addIncoming(V, NewPred);
72   }
73 }
74
75 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
76 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
77 //
78 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
79 //
80 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
81   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
82
83   DOUT << "Looking to fold " << BB->getNameStart() << " into " 
84        << Succ->getNameStart() << "\n";
85   // Shortcut, if there is only a single predecessor is must be BB and merging
86   // is always safe
87   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
88
89   typedef SmallPtrSet<Instruction*, 16> InstrSet;
90   InstrSet BBPHIs;
91
92   // Make a list of all phi nodes in BB
93   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
94   while (isa<PHINode>(*BBI)) BBPHIs.insert(BBI++);
95
96   // Make a list of the predecessors of BB
97   typedef SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BlockSet;
98   BlockSet BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
99
100   // Use that list to make another list of common predecessors of BB and Succ
101   BlockSet CommonPreds;
102   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
103         PI != PE; ++PI)
104     if (BBPreds.count(*PI))
105       CommonPreds.insert(*PI);
106
107   // Shortcut, if there are no common predecessors, merging is always safe
108   if (CommonPreds.begin() == CommonPreds.end())
109     return true;
110   
111   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
112   // merging these blocks
113   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
114     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
115
116     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
117     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
118     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
119     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
120     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
121       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
122             PI != PE; PI++) {
123         if (BBPN->getIncomingValueForBlock(*PI) 
124               != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
125           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
126                << Succ->getNameStart() << " is conflicting with " 
127                << BBPN->getNameStart() << " with regard to common predecessor "
128                << (*PI)->getNameStart() << "\n";
129           return false;
130         }
131       }
132       // Remove this phinode from the list of phis in BB, since it has been
133       // handled.
134       BBPHIs.erase(BBPN);
135     } else {
136       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
137       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
138             PI != PE; PI++) {
139         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
140         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
141         // of the block.
142         if (Val != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
143           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
144           << Succ->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
145           << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
146           return false;
147         }
148       }
149     }
150   }
151
152   // If there are any other phi nodes in BB that don't have a phi node in Succ
153   // to merge with, they must be moved to Succ completely. However, for any
154   // predecessors of Succ, branches will be added to the phi node that just
155   // point to itself. So, for any common predecessors, this must not cause
156   // conflicts.
157   for (InstrSet::iterator I = BBPHIs.begin(), E = BBPHIs.end();
158         I != E; I++) {
159     PHINode *PN = cast<PHINode>(*I);
160     for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
161           PI != PE; PI++)
162       if (PN->getIncomingValueForBlock(*PI) != PN) {
163         DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
164              << BB->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
165              << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
166         return false;
167       }
168   }
169
170   return true;
171 }
172
173 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
174 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
175 /// branch.  If possible, eliminate BB.
176 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
177                                                     BasicBlock *Succ) {
178   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
179   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
180   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
181   
182   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
183   
184   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
185     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
186     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
187     //
188     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
189     
190     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
191     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
192       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
193       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
194       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
195       
196       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
197       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
198       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
199         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
200         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
201           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
202           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
203           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
204           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
205           // simplifying the corresponding conditional branch).
206           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
207                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
208       } else {
209         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
210         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
211           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
212       }
213     }
214   }
215   
216   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
217     SmallVector<BasicBlock*, 16>
218     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
219     
220     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
221     // delete them.
222     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
223       if (PN->use_empty()) {
224         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
225         // users of the PHI nodes.
226         PN->eraseFromParent();
227       } else {
228         // The instruction is alive, so this means that BB must dominate all
229         // predecessors of Succ (Since all uses of the PN are after its
230         // definition, so in Succ or a block dominated by Succ. If a predecessor
231         // of Succ would not be dominated by BB, PN would violate the def before
232         // use SSA demand). Therefore, we can simply move the phi node to the
233         // next block.
234         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
235                                    BB->getInstList(), BB->begin());
236         
237         // We need to add new entries for the PHI node to account for
238         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
239         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ and all
240         // of its predecessors, this means that we should any newly added
241         // incoming edges should use the PHI node itself as the value for these
242         // edges, because they are loop back edges.
243         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
244           if (OldSuccPreds[i] != BB)
245             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
246       }
247   }
248     
249   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
250   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
251   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
252   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
253   return true;
254 }
255
256 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
257 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
258 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
259 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
260 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
261 /// be entered if the condition is false.
262 ///
263 ///
264 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
265                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
266   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
267          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
268   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
269   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
270
271   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
272   // branches if possible anyway.
273   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
274       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
275     return 0;
276   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
277   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
278
279   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
280   // either are.
281   if (Pred2Br->isConditional()) {
282     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
283     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
284     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
285     // probably not profitable.
286     if (Pred1Br->isConditional())
287       return 0;
288
289     std::swap(Pred1, Pred2);
290     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
291   }
292
293   if (Pred1Br->isConditional()) {
294     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
295     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
296     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
297         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
298       IfTrue = Pred1;
299       IfFalse = Pred2;
300     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
301                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
302       IfTrue = Pred2;
303       IfFalse = Pred1;
304     } else {
305       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
306       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
307       return 0;
308     }
309
310     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
311     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
312     // doesn't dominate BB.
313     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
314       return 0;
315
316     return Pred1Br->getCondition();
317   }
318
319   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
320   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
321   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
322   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
323       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
324       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
325       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
326       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
327     return 0;
328
329   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
330   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
331   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
332     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
333     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
334       IfTrue = Pred1;
335       IfFalse = Pred2;
336     } else {
337       IfTrue = Pred2;
338       IfFalse = Pred1;
339     }
340     return BI->getCondition();
341   }
342   return 0;
343 }
344
345
346 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
347 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
348 // generality of domination here, just a special case which works well enough
349 // for us.
350 //
351 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
352 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
353 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
354 // true is returned.
355 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
356                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
357   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
358   if (!I) {
359     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
360     // can be executed unconditionally.
361     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
362       if (C->canTrap())
363         return false;
364     return true;
365   }
366   BasicBlock *PBB = I->getParent();
367
368   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
369   // the bottom of this block.
370   if (PBB == BB) return false;
371
372   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
373   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
374   // statement".
375   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
376     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
377       if (!AggressiveInsts) return false;
378       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
379       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
380       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
381       switch (I->getOpcode()) {
382       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
383       case Instruction::Load:
384         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
385         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
386           return false;
387         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
388             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
389           return false;
390
391         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
392         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
393         // out to its predecessor.
394         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
395           return false;
396         break;
397       case Instruction::Add:
398       case Instruction::Sub:
399       case Instruction::And:
400       case Instruction::Or:
401       case Instruction::Xor:
402       case Instruction::Shl:
403       case Instruction::LShr:
404       case Instruction::AShr:
405       case Instruction::ICmp:
406       case Instruction::FCmp:
407         if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
408           return false;  // FP arithmetic might trap.
409         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
410       }
411
412       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
413       // defined in the conditional region.
414       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
415         if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
416           return false;
417       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
418       AggressiveInsts->insert(I);
419     }
420
421   return true;
422 }
423
424 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
425 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
426 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
427 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
428   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
429     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
430         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
431       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
432         Values.push_back(C);
433         return Inst->getOperand(0);
434       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
435         Values.push_back(C);
436         return Inst->getOperand(1);
437       }
438     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
439       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
440         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
441           if (LHS == RHS)
442             return LHS;
443     }
444   }
445   return 0;
446 }
447
448 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
449 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
450 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
451 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
452   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
453     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
454                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
455       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
456         Values.push_back(C);
457         return Inst->getOperand(0);
458       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
459         Values.push_back(C);
460         return Inst->getOperand(1);
461       }
462     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
463       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
464         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
465           if (LHS == RHS)
466             return LHS;
467     }
468   }
469   return 0;
470 }
471
472
473
474 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
475 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
476 /// the constants being compared.
477 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
478                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
479   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
480     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
481
482     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
483     // equal to one of the constants.
484     return true;
485   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
486     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
487
488     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
489     // equal to one of the constants.
490     return false;
491   }
492   return false;
493 }
494
495 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
496 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
497 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
498 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
499   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
500   
501   SmallVector<Instruction*, 16> InstrsToInspect;
502   InstrsToInspect.push_back(I);
503
504   while (!InstrsToInspect.empty()) {
505     I = InstrsToInspect.back();
506     InstrsToInspect.pop_back();
507
508     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
509
510     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
511     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
512       if (InstrsToInspect[i] == I) {
513         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
514         --i, --e;
515       }
516
517     // Add operands of dead instruction to worklist.
518     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
519       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i))
520         InstrsToInspect.push_back(OpI);
521
522     // Remove dead instruction.
523     I->eraseFromParent();
524   }
525 }
526
527 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
528 // see if a value is equal to constant integer value.
529 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
530   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
531     // Do not permit merging of large switch instructions into their
532     // predecessors unless there is only one predecessor.
533     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
534                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
535       return 0;
536
537     return SI->getCondition();
538   }
539   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
540     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
541       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
542         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
543              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
544             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
545           return ICI->getOperand(0);
546   return 0;
547 }
548
549 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
550 // represents and return the 'default' block.
551 static BasicBlock *
552 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
553                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
554                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
555   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
556     Cases.reserve(SI->getNumCases());
557     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
558       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
559     return SI->getDefaultDest();
560   }
561
562   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
563   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
564   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
565                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
566                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
567   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
568 }
569
570
571 // EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
572 // in the list that match the specified block.
573 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
574                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
575   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
576     if (Cases[i].second == BB) {
577       Cases.erase(Cases.begin()+i);
578       --i; --e;
579     }
580 }
581
582 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
583 // well.
584 static bool
585 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
586               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
587   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
588
589   // Make V1 be smaller than V2.
590   if (V1->size() > V2->size())
591     std::swap(V1, V2);
592
593   if (V1->size() == 0) return false;
594   if (V1->size() == 1) {
595     // Just scan V2.
596     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
597     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
598       if (TheVal == (*V2)[i].first)
599         return true;
600   }
601
602   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
603   std::sort(V1->begin(), V1->end());
604   std::sort(V2->begin(), V2->end());
605   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
606   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
607     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
608       return true;
609     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
610       ++i1;
611     else
612       ++i2;
613   }
614   return false;
615 }
616
617 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
618 // terminator instruction and its block is known to only have a single
619 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
620 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
621 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
622 // jump threading.
623 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
624                                                           BasicBlock *Pred) {
625   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
626   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
627
628   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
629   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
630   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
631
632   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
633   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
634   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
635                                                         PredCases);
636   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
637
638   // Find information about how control leaves this block.
639   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
640   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
641   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
642
643   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
644   // simplify TI based on this knowledge.
645   if (PredDef == TI->getParent()) {
646     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
647     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
648     // can simplify TI.
649     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
650       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
651         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
652         // uncond br.
653         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
654         Value *Cond = BTI->getCondition();
655         // Insert the new branch.
656         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
657
658         // Remove PHI node entries for the dead edge.
659         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
660
661         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
662              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
663
664         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
665         // If condition is now dead, nuke it.
666         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
667           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
668         return true;
669
670       } else {
671         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
672         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
673         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
674         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
675           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
676
677         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
678              << "Through successor TI: " << *TI;
679
680         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
681           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
682             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
683             SI->removeCase(i);
684           }
685
686         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
687         return true;
688       }
689     }
690
691   } else {
692     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
693     // which value (or set of values) this is.
694     ConstantInt *TIV = 0;
695     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
696     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
697       if (PredCases[i].second == TIBB) {
698         if (TIV == 0)
699           TIV = PredCases[i].first;
700         else
701           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
702       }
703     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
704
705     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
706     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
707     BasicBlock *TheRealDest = 0;
708     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
709       if (ThisCases[i].first == TIV) {
710         TheRealDest = ThisCases[i].second;
711         break;
712       }
713
714     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
715     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
716
717     // Remove PHI node entries for dead edges.
718     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
719     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
720       if (*SI != CheckEdge)
721         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
722       else
723         CheckEdge = 0;
724
725     // Insert the new branch.
726     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
727
728     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
729          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
730     Instruction *Cond = 0;
731     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
732       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
733     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
734
735     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
736     return true;
737   }
738   return false;
739 }
740
741 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
742 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
743 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
744 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
745 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
746   BasicBlock *BB = TI->getParent();
747   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
748   assert(CV && "Not a comparison?");
749   bool Changed = false;
750
751   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
752   while (!Preds.empty()) {
753     BasicBlock *Pred = Preds.back();
754     Preds.pop_back();
755
756     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
757     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
758     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
759
760     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
761       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
762       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
763       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
764
765       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
766       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
767
768       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
769       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
770       // build.
771       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
772
773       if (PredDefault == BB) {
774         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
775         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
776         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
777         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
778           if (PredCases[i].second != BB)
779             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
780           else {
781             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
782             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
783             PredCases.pop_back();
784             --i; --e;
785           }
786
787         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
788         if (PredDefault != BBDefault) {
789           PredDefault->removePredecessor(Pred);
790           PredDefault = BBDefault;
791           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
792         }
793         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
794           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
795               BBCases[i].second != BBDefault) {
796             PredCases.push_back(BBCases[i]);
797             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
798           }
799
800       } else {
801         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
802         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
803         // activated.
804         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
805         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
806           if (PredCases[i].second == BB) {
807             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
808             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
809             PredCases.pop_back();
810             --i; --e;
811           }
812
813         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
814         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
815         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
816           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
817             // If this is one we are capable of getting...
818             PredCases.push_back(BBCases[i]);
819             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
820             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
821           }
822
823         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
824         // they must go to the default destination of TI.
825         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
826                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
827           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
828           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
829         }
830       }
831
832       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
833       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
834       // successors.
835       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
836         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
837
838       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
839       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
840                                              PredCases.size(), PTI);
841       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
842         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
843
844       Instruction *DeadCond = 0;
845       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
846         // If PTI is a branch, remember the condition.
847         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
848       Pred->getInstList().erase(PTI);
849
850       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
851       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
852
853       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
854       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
855       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
856       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
857       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
858         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
859           if (InfLoopBlock == 0) {
860             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
861             // or it won't matter if it's hot. :)
862             InfLoopBlock = BasicBlock::Create("infloop", BB->getParent());
863             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
864           }
865           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
866         }
867
868       Changed = true;
869     }
870   }
871   return Changed;
872 }
873
874 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
875 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
876 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
877 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
878   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
879   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
880   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
881   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
882   // identical order.
883   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
884   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
885
886   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
887   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
888       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
889     return false;
890
891   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
892   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
893
894   do {
895     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
896     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
897     if (isa<TerminatorInst>(I1))
898       goto HoistTerminator;
899
900     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
901     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
902     // the now redundant second instruction.
903     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
904     if (!I2->use_empty())
905       I2->replaceAllUsesWith(I1);
906     BB2->getInstList().erase(I2);
907
908     I1 = BB1->begin();
909     I2 = BB2->begin();
910   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
911
912   return true;
913
914 HoistTerminator:
915   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
916   Instruction *NT = I1->clone();
917   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
918   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
919     I1->replaceAllUsesWith(NT);
920     I2->replaceAllUsesWith(NT);
921     NT->takeName(I1);
922   }
923
924   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
925   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
926   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
927   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
928   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
929   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
930     PHINode *PN;
931     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
932          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
933       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
934       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
935       if (BB1V != BB2V) {
936         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
937         // that determines the right value.
938         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
939         if (SI == 0)
940           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
941                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
942         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
943         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
944           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
945             PN->setIncomingValue(i, SI);
946       }
947     }
948   }
949
950   // Update any PHI nodes in our new successors.
951   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
952     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
953
954   BI->eraseFromParent();
955   return true;
956 }
957
958 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
959 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
960 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
961 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
962 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
963   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
964   // terminator) for now.
965   if (BB1->size() != 2)
966     return false;
967
968   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
969   // to swap the select operands later.
970   bool Invert = false;
971   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
972     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
973     Invert = true;
974   }
975
976   // Turn
977   // BB:
978   //     %t1 = icmp
979   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
980   // BB1:
981   //     %t3 = add %t2, c
982   //     br label BB2
983   // BB2:
984   // =>
985   // BB:
986   //     %t1 = icmp
987   //     %t4 = add %t2, c
988   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
989   Instruction *I = BB1->begin();
990   switch (I->getOpcode()) {
991   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
992   case Instruction::Add:
993   case Instruction::Sub:
994   case Instruction::And:
995   case Instruction::Or:
996   case Instruction::Xor:
997   case Instruction::Shl:
998   case Instruction::LShr:
999   case Instruction::AShr:
1000     if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
1001       return false;  // FP arithmetic might trap.
1002     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
1003   }
1004
1005   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
1006   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
1007   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
1008   // select if the condition is false.
1009   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1010   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
1011   Value *FalseV = NULL;
1012   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1013        UI != E; ++UI) {
1014     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UI);
1015     if (!PN)
1016       continue;
1017     PHIUses.push_back(PN);
1018     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1019     if (!FalseV)
1020       FalseV = PHIV;
1021     else if (FalseV != PHIV)
1022       return false;  // Don't know the value when condition is false.
1023   }
1024   if (!FalseV)  // Can this happen?
1025     return false;
1026
1027   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it before the
1028   // icmp / fcmp instruction preceeding the conditional branch.
1029   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1030   if (InsertPos != BIParent->begin())
1031     --InsertPos;
1032   if (InsertPos->getOpcode() == Instruction::ICmp ||
1033       InsertPos->getOpcode() == Instruction::FCmp)
1034     BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), I);
1035   else
1036     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I);
1037
1038   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1039   // false value is the previously determined FalseV.
1040   SelectInst *SI;
1041   if (Invert)
1042     SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), FalseV, I,
1043                             FalseV->getName() + "." + I->getName(), BI);
1044   else
1045     SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), I, FalseV,
1046                             I->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1047
1048   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1049   // "if" blocks.
1050   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1051     PHINode *PN = PHIUses[i];
1052     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1053       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 ||
1054           PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1055         PN->setIncomingValue(j, SI);
1056   }
1057
1058   return true;
1059 }
1060
1061 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1062 /// across this block.
1063 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1064   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1065   unsigned Size = 0;
1066   
1067   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
1068   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
1069   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
1070     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1071     
1072     // We can only support instructions that are do not define values that are
1073     // live outside of the current basic block.
1074     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1075          UI != E; ++UI) {
1076       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1077       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1078     }
1079     
1080     // Looks ok, continue checking.
1081   }
1082
1083   return true;
1084 }
1085
1086 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1087 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1088 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1089 /// ultimate destination.
1090 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
1091   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1092   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1093   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1094   // outside of the block.
1095   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1096     return false;
1097   
1098   // Degenerate case of a single entry PHI.
1099   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1100     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1101       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1102     else
1103       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1104     PN->eraseFromParent();
1105     return true;    
1106   }
1107
1108   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1109   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1110   
1111   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1112   // constants.
1113   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1114     ConstantInt *CB;
1115     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
1116         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
1117       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1118       // branch to RealDest.
1119       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1120       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1121       
1122       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1123       
1124       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1125       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1126       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1127       // the edge we are about to create.
1128       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(RealDest->getName()+".critedge",
1129                                               RealDest->getParent(), RealDest);
1130       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1131       PHINode *PN;
1132       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1133            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1134         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1135         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1136       }
1137
1138       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1139       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1140       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1141       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1142       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1143       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1144         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1145           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1146         } else {
1147           // Clone the instruction.
1148           Instruction *N = BBI->clone();
1149           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1150           
1151           // Update operands due to translation.
1152           for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1153                i != e; ++i) {
1154             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1155               TranslateMap.find(*i);
1156             if (PI != TranslateMap.end())
1157               *i = PI->second;
1158           }
1159           
1160           // Check for trivial simplification.
1161           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1162             TranslateMap[BBI] = C;
1163             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1164           } else {
1165             // Insert the new instruction into its new home.
1166             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1167             if (!BBI->use_empty())
1168               TranslateMap[BBI] = N;
1169           }
1170         }
1171       }
1172
1173       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1174       // to EdgeBB instead.
1175       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1176       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1177         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1178           BB->removePredecessor(PredBB);
1179           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1180         }
1181       
1182       // Recurse, simplifying any other constants.
1183       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1184     }
1185   }
1186
1187   return false;
1188 }
1189
1190 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1191 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1192 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1193   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1194   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1195   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1196   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1197   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1198   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1199   //
1200   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1201   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1202   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1203   if (!IfCond) return false;
1204   
1205   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1206   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1207   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1208   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1209   // fewer PHI nodes in this block.
1210   unsigned NumPhis = 0;
1211   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1212     if (NumPhis > 2)
1213       return false;
1214   
1215   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1216        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1217   
1218   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1219   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1220   // that need to be moved to the dominating block.
1221   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1222   
1223   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1224   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1225     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1226     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1227       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1228         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1229       else
1230         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1231     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1232                                     &AggressiveInsts) ||
1233                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1234                                     &AggressiveInsts)) {
1235       return false;
1236     }
1237   }
1238   
1239   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1240   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1241   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1242   // worth promoting to select instructions.
1243   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1244   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1245   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1246   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1247     IfBlock1 = Pred;
1248     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1249     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1250          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1251       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1252         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1253         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1254         // flow, so the xform is not worth it.
1255         return false;
1256       }
1257   }
1258     
1259   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1260   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1261     IfBlock2 = Pred;
1262     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1263     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1264          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1265       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1266         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1267         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1268         // flow, so the xform is not worth it.
1269         return false;
1270       }
1271   }
1272       
1273   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1274   // do all of the PHI's now.
1275
1276   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1277   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1278   if (IfBlock1) {
1279     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1280                                    IfBlock1->getInstList(),
1281                                    IfBlock1->begin(),
1282                                    IfBlock1->getTerminator());
1283   }
1284   if (IfBlock2) {
1285     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1286                                    IfBlock2->getInstList(),
1287                                    IfBlock2->begin(),
1288                                    IfBlock2->getTerminator());
1289   }
1290   
1291   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1292     // Change the PHI node into a select instruction.
1293     Value *TrueVal =
1294       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1295     Value *FalseVal =
1296       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1297     
1298     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1299     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1300     NV->takeName(PN);
1301     
1302     BB->getInstList().erase(PN);
1303   }
1304   return true;
1305 }
1306
1307 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1308 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1309 /// introducing a select if the return values disagree.
1310 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1311   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1312   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1313   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1314   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1315   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1316   
1317   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1318   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1319   // computation on one path or the other.
1320   BasicBlock::iterator BBI = TrueRet;
1321   if (BBI != TrueSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1322     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1323   BBI = FalseRet;
1324   if (BBI != FalseSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1325     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1326
1327   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1328   // there is no return value for this function, just change the
1329   // branch into a return.
1330   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1331     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1332     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1333     ReturnInst::Create(0, BI);
1334     BI->eraseFromParent();
1335     return true;
1336   }
1337     
1338   // Otherwise, build up the result values for the new return.
1339   SmallVector<Value*, 4> TrueResult;
1340   SmallVector<Value*, 4> FalseResult;
1341   
1342   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1343     // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1344     // so we can insert a new select instruction.
1345     Value *TrueValue = TrueRet->getOperand(i);
1346     Value *FalseValue = FalseRet->getOperand(i);
1347     
1348     // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1349     if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1350       if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1351         TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1352     if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1353       if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1354         FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1355     
1356     // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1357     // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1358     // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1359     // constant expression that prevents this transformation from being
1360     // safe.
1361     if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast<ConstantExpr>(TrueValue))
1362       if (TCV->canTrap())
1363         return false;
1364     if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast<ConstantExpr>(FalseValue))
1365       if (FCV->canTrap())
1366         return false;
1367     
1368     TrueResult.push_back(TrueValue);
1369     FalseResult.push_back(FalseValue);
1370   }
1371
1372   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1373   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1374   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1375   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1376   
1377   // Insert select instructions where needed.
1378   Value *BrCond = BI->getCondition();
1379   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1380     // Insert a select if the results differ.
1381     if (TrueResult[i] == FalseResult[i] || isa<UndefValue>(FalseResult[i]))
1382       continue;
1383     if (isa<UndefValue>(TrueResult[i])) {
1384       TrueResult[i] = FalseResult[i];
1385       continue;
1386     }
1387     
1388     TrueResult[i] = SelectInst::Create(BrCond, TrueResult[i],
1389                                        FalseResult[i], "retval", BI);
1390   }
1391
1392   Value *RI = ReturnInst::Create(&TrueResult[0], TrueResult.size(), BI);
1393       
1394   DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1395        << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1396        << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1397       
1398   BI->eraseFromParent();
1399   
1400   if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1401     ErasePossiblyDeadInstructionTree(BrCondI);
1402   return true;
1403 }
1404
1405
1406 namespace {
1407   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1408   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1409   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1410   struct ConstantIntOrdering {
1411     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1412       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1413     }
1414   };
1415 }
1416
1417 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1418 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1419 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1420 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1421 //
1422 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1423 //
1424 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1425   bool Changed = false;
1426   Function *M = BB->getParent();
1427
1428   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1429   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1430   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1431          "Can't Simplify entry block!");
1432
1433   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1434   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB)) ||
1435       (*pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB))) {
1436     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1437
1438     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1439     // of their predecessors is going away.
1440     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1441       SI->removePredecessor(BB);
1442
1443     while (!BB->empty()) {
1444       Instruction &I = BB->back();
1445       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1446       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1447       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1448       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1449       // uses, that all uses will eventually be removed.
1450       if (!I.use_empty())
1451         // Make all users of this instruction use undef instead
1452         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1453
1454       // Remove the instruction from the basic block
1455       BB->getInstList().pop_back();
1456     }
1457     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1458     return true;
1459   }
1460
1461   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1462   // away...
1463   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1464
1465   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1466   // eliminate it, do so now.
1467   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1468     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1469       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1470
1471   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1472   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1473   //
1474   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1475   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1476   // and return.
1477   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1478     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1479     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1480       // Find predecessors that end with branches.
1481       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1482       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1483       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1484         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1485         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1486           if (BI->isUnconditional())
1487             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1488           else
1489             CondBranchPreds.push_back(BI);
1490         }
1491       }
1492
1493       // If we found some, do the transformation!
1494       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1495         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1496           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1497           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1498                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1499           UncondBranchPreds.pop_back();
1500           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1501           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1502           Instruction *NewRet = RI->clone();
1503           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1504
1505           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1506           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1507           for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
1508                i != e; ++i)
1509             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
1510               if (PN->getParent() == BB)
1511                 *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
1512           
1513           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1514           // longer branch to them.
1515           BB->removePredecessor(Pred);
1516           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1517         }
1518
1519         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1520         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1521           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1522           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1523
1524         return true;
1525       }
1526
1527       // Check out all of the conditional branches going to this return
1528       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1529       // branch itself into a select/return pair.
1530       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1531         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1532         CondBranchPreds.pop_back();
1533
1534         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1535         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1536             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1537             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1538           return true;
1539       }
1540     }
1541   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1542     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1543     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1544     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1545     // predecessor with an unwind.
1546     //
1547     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1548     while (!Preds.empty()) {
1549       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1550       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1551         if (BI->isUnconditional()) {
1552           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1553           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1554           Changed = true;
1555         }
1556       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1557         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1558           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1559           // is now a fall through...
1560           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1561           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1562
1563           // Insert the call now...
1564           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1565           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1566                                           Args.begin(), Args.end(),
1567                                           II->getName(), BI);
1568           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1569           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1570           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1571           II->replaceAllUsesWith(CI);
1572           delete II;
1573           Changed = true;
1574         }
1575
1576       Preds.pop_back();
1577     }
1578
1579     // If this block is now dead, remove it.
1580     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1581       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1582       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1583       return true;
1584     }
1585
1586   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1587     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1588       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1589       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1590       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1591         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1592           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1593
1594       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1595       // away into any preds.
1596       if (SI == &BB->front())
1597         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1598           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1599     }
1600   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1601     if (BI->isUnconditional()) {
1602       BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
1603
1604       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1605       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1606           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1607         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1608           return 1;
1609       
1610     } else {  // Conditional branch
1611       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1612         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1613         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1614         // switch.
1615         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1616           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1617             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1618
1619         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1620         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1621         if (&*I == BI ||
1622             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1623              &*++I == BI))
1624           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1625             return SimplifyCFG(BB) | true;
1626       }
1627       
1628       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1629       // through this block if any PHI node entries are constants.
1630       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1631         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1632           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1633             return SimplifyCFG(BB) | true;
1634
1635       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1636       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1637       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1638       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1639       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1640       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1641         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1642         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1643             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1644             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1645             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1646           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1647             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1648               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1649                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1650                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1651                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1652                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1653                   // which allows us to write this code once.
1654                   Value *NewCond =
1655                     BinaryOperator::CreateNot(PBI->getCondition(),
1656                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1657                   PBI->setCondition(NewCond);
1658                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1659                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1660                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1661                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1662                 }
1663
1664                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1665                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1666                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1667                   // two conditions together.
1668                   Instruction *New = Cond->clone();
1669                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1670                   New->takeName(Cond);
1671                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1672                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1673                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1674                     Instruction::Or : Instruction::And;
1675                   Value *NewCond =
1676                     BinaryOperator::Create(Opcode, PBI->getCondition(),
1677                                            New, "bothcond", PBI);
1678                   PBI->setCondition(NewCond);
1679                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1680                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1681                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1682                   }
1683                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1684                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1685                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1686                   }
1687                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1688                 }
1689               }
1690       }
1691
1692       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1693       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1694         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1695           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1696               
1697             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1698             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1699             // this conditional branch redundant.
1700             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1701                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1702               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1703               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1704               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1705                 // Turn this into a branch on constant.
1706                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1707                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1708                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1709               }
1710               
1711               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1712               // that merges in the constant and simplify the block result.
1713               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1714                 PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::Int1Ty,
1715                                                  BI->getCondition()->getName()
1716                                                  + ".pr", BB->begin());
1717                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1718                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1719                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1720                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1721                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1722                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1723                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1724                                                         CondIsTrue), *PI);
1725                   } else {
1726                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1727                   }
1728                 
1729                 BI->setCondition(NewPN);
1730                 // This will thread the branch.
1731                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1732               }
1733             }
1734             
1735             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1736             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1737             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1738             if (&BB->front() == BI) {
1739               int PBIOp, BIOp;
1740               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1741                 PBIOp = BIOp = 0;
1742               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1743                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1744               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1745                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1746               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1747                 PBIOp = BIOp = 1;
1748               } else {
1749                 PBIOp = BIOp = -1;
1750               }
1751               
1752               // Check to make sure that the other destination of this branch
1753               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1754               // keep getting unwound.
1755               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1756                 PBIOp = BIOp = -1;
1757               
1758               // Do not perform this transformation if it would require 
1759               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1760               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1761               if (PBIOp != -1) {
1762                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1763            
1764                 unsigned NumPhis = 0;
1765                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1766                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1767                   if (NumPhis > 2) {
1768                     // Disable this xform.
1769                     PBIOp = -1;
1770                     break;
1771                   }
1772                 }
1773               }
1774
1775               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1776               if (PBIOp != -1) {
1777                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1778                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1779
1780                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1781                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1782                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1783                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1784                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1785                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1786                 if (OtherDest == BB)
1787                   OtherDest = CommonDest;
1788                 
1789                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1790                      << "AND: " << *BI->getParent();
1791                                 
1792                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1793                 // it alone, but modify PBI.
1794                 
1795                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1796                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1797                 if (PBIOp)
1798                   PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1799                                                       PBICond->getName()+".not",
1800                                                       PBI);
1801                 Value *BICond = BI->getCondition();
1802                 if (BIOp)
1803                   BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1804                                                      BICond->getName()+".not",
1805                                                      PBI);
1806                 // Merge the conditions.
1807                 Value *Cond =
1808                   BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1809                 
1810                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1811                 PBI->setCondition(Cond);
1812                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1813                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1814
1815                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1816                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1817                 PHINode *PN;
1818                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1819                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1820                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1821                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1822                 }
1823                 
1824                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1825                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1826                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1827                 // them agree.
1828                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1829                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1830                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1831                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1832                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1833                   if (BIV != PBIV) {
1834                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1835                     Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1836                                                    PBIV->getName()+".mux", PBI);
1837                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1838                   }
1839                 }
1840
1841                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1842
1843                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1844                 // one fewer predecessor.
1845                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1846               }
1847             }
1848           }
1849     }
1850   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1851     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1852     // be removed, do so.
1853     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1854     while (Unreachable != BB->begin()) {
1855       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1856       --BBI;
1857       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1858       // Delete this instruction
1859       BB->getInstList().erase(BBI);
1860       Changed = true;
1861     }
1862
1863     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1864     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1865     if (&BB->front() == Unreachable) {
1866       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1867       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1868         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1869
1870         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1871           if (BI->isUnconditional()) {
1872             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1873               new UnreachableInst(TI);
1874               TI->eraseFromParent();
1875               Changed = true;
1876             }
1877           } else {
1878             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1879               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1880               BI->eraseFromParent();
1881             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1882               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1883               BI->eraseFromParent();
1884               Changed = true;
1885             }
1886           }
1887         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1888           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1889             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1890               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1891               SI->removeCase(i);
1892               --i; --e;
1893               Changed = true;
1894             }
1895           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1896           // destination and make it the default.
1897           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1898             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1899             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1900               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1901
1902             // Find the most popular block.
1903             unsigned MaxPop = 0;
1904             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1905             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1906                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1907               if (I->second > MaxPop) {
1908                 MaxPop = I->second;
1909                 MaxBlock = I->first;
1910               }
1911             }
1912             if (MaxBlock) {
1913               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1914               // edges to it.
1915               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1916               Changed = true;
1917
1918               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1919               // it.
1920               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1921                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1922                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1923
1924               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1925                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1926                   SI->removeCase(i);
1927                   --i; --e;
1928                 }
1929             }
1930           }
1931         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1932           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1933             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1934             // place to note that the call does not throw though.
1935             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1936             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1937
1938             // Insert the call now...
1939             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1940             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1941                                             Args.begin(), Args.end(),
1942                                             II->getName(), BI);
1943             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1944             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1945             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1946             II->replaceAllUsesWith(CI);
1947             delete II;
1948             Changed = true;
1949           }
1950         }
1951       }
1952
1953       // If this block is now dead, remove it.
1954       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1955         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1956         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1957         return true;
1958       }
1959     }
1960   }
1961
1962   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1963   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1964   // if there are no PHI nodes.
1965   //
1966   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1967   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1968   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1969     if (*PI != OnlyPred) {
1970       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1971       break;
1972     }
1973
1974   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1975   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1976       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1977     // Check to see if there is only one distinct successor...
1978     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1979     OnlySucc = BB;
1980     for (; SI != SE; ++SI)
1981       if (*SI != OnlySucc) {
1982         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1983         break;
1984       }
1985   }
1986
1987   if (OnlySucc) {
1988     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1989
1990     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1991     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1992     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1993     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1994     // OnlyPred to OnlySucc.
1995     //
1996     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1997       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1998       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
1999     }
2000
2001     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
2002     OnlyPred->getInstList().pop_back();
2003
2004     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
2005     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
2006
2007     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
2008     // source.
2009     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
2010
2011     // Inherit predecessors name if it exists.
2012     if (!OnlyPred->hasName())
2013       OnlyPred->takeName(BB);
2014     
2015     // Erase basic block from the function.
2016     M->getBasicBlockList().erase(BB);
2017
2018     return true;
2019   }
2020
2021   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
2022   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
2023   // into our predecessor.
2024   if (OnlyPred)
2025     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
2026       if (BI->isConditional()) {
2027         // Get the other block.
2028         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
2029         PI = pred_begin(OtherBB);
2030         ++PI;
2031         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
2032           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2033           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
2034           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
2035           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
2036           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
2037         } else {
2038           OnlySucc = NULL;
2039           for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
2040                SI != SE; ++SI) {
2041             if (!OnlySucc)
2042               OnlySucc = *SI;
2043             else if (*SI != OnlySucc) {
2044               OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
2045               break;
2046             }
2047           }
2048
2049           if (OnlySucc == OtherBB) {
2050             // If BB's only successor is the other successor of the predecessor,
2051             // i.e. a triangle, see if we can hoist any code from this block up
2052             // to the "if" block.
2053             Changed |= SpeculativelyExecuteBB(BI, BB);
2054           }
2055         }
2056       }
2057
2058   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2059     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2060       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2061       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
2062         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
2063         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2064         // 'setne's and'ed together, collect them.
2065         Value *CompVal = 0;
2066         std::vector<ConstantInt*> Values;
2067         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
2068         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
2069           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2070           // instruction can't handle, remove them now.
2071           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
2072           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2073
2074           // Figure out which block is which destination.
2075           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2076           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2077           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2078
2079           // Create the new switch instruction now.
2080           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
2081                                                Values.size(), BI);
2082
2083           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2084           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2085             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2086
2087           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2088           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2089           // the number of edges added.
2090           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2091                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2092             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2093             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
2094             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2095               PN->addIncoming(InVal, *PI);
2096           }
2097
2098           // Erase the old branch instruction.
2099           (*PI)->getInstList().erase(BI);
2100
2101           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
2102           // branch condition.
2103           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
2104           return true;
2105         }
2106       }
2107
2108   return Changed;
2109 }