1cb7198e9ee6d57490ac0bff2b004d9861d9871b
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / GVN.cpp
1 //===- GVN.cpp - Eliminate redundant values and loads ---------------------===//
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 // This pass performs global value numbering to eliminate fully redundant
11 // instructions.  It also performs simple dead load elimination.
12 //
13 // Note that this pass does the value numbering itself; it does not use the
14 // ValueNumbering analysis passes.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
19 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
20 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
21 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
22 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
23 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
24 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
28 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
29 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
30 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
31 #include "llvm/Analysis/GlobalsModRef.h"
32 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
33 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
34 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
35 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
36 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
37 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
38 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
39 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
40 #include "llvm/IR/Dominators.h"
41 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
43 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
44 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
45 #include "llvm/IR/Metadata.h"
46 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
47 #include "llvm/Support/Allocator.h"
48 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
51 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
52 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
53 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
54 #include <vector>
55 using namespace llvm;
56 using namespace PatternMatch;
57
58 #define DEBUG_TYPE "gvn"
59
60 STATISTIC(NumGVNInstr,  "Number of instructions deleted");
61 STATISTIC(NumGVNLoad,   "Number of loads deleted");
62 STATISTIC(NumGVNPRE,    "Number of instructions PRE'd");
63 STATISTIC(NumGVNBlocks, "Number of blocks merged");
64 STATISTIC(NumGVNSimpl,  "Number of instructions simplified");
65 STATISTIC(NumGVNEqProp, "Number of equalities propagated");
66 STATISTIC(NumPRELoad,   "Number of loads PRE'd");
67
68 static cl::opt<bool> EnablePRE("enable-pre",
69                                cl::init(true), cl::Hidden);
70 static cl::opt<bool> EnableLoadPRE("enable-load-pre", cl::init(true));
71
72 // Maximum allowed recursion depth.
73 static cl::opt<uint32_t>
74 MaxRecurseDepth("max-recurse-depth", cl::Hidden, cl::init(1000), cl::ZeroOrMore,
75                 cl::desc("Max recurse depth (default = 1000)"));
76
77 //===----------------------------------------------------------------------===//
78 //                         ValueTable Class
79 //===----------------------------------------------------------------------===//
80
81 /// This class holds the mapping between values and value numbers.  It is used
82 /// as an efficient mechanism to determine the expression-wise equivalence of
83 /// two values.
84 namespace {
85   struct Expression {
86     uint32_t opcode;
87     Type *type;
88     SmallVector<uint32_t, 4> varargs;
89
90     Expression(uint32_t o = ~2U) : opcode(o) { }
91
92     bool operator==(const Expression &other) const {
93       if (opcode != other.opcode)
94         return false;
95       if (opcode == ~0U || opcode == ~1U)
96         return true;
97       if (type != other.type)
98         return false;
99       if (varargs != other.varargs)
100         return false;
101       return true;
102     }
103
104     friend hash_code hash_value(const Expression &Value) {
105       return hash_combine(Value.opcode, Value.type,
106                           hash_combine_range(Value.varargs.begin(),
107                                              Value.varargs.end()));
108     }
109   };
110
111   class ValueTable {
112     DenseMap<Value*, uint32_t> valueNumbering;
113     DenseMap<Expression, uint32_t> expressionNumbering;
114     AliasAnalysis *AA;
115     MemoryDependenceAnalysis *MD;
116     DominatorTree *DT;
117
118     uint32_t nextValueNumber;
119
120     Expression create_expression(Instruction* I);
121     Expression create_cmp_expression(unsigned Opcode,
122                                      CmpInst::Predicate Predicate,
123                                      Value *LHS, Value *RHS);
124     Expression create_extractvalue_expression(ExtractValueInst* EI);
125     uint32_t lookup_or_add_call(CallInst* C);
126   public:
127     ValueTable() : nextValueNumber(1) { }
128     uint32_t lookup_or_add(Value *V);
129     uint32_t lookup(Value *V) const;
130     uint32_t lookup_or_add_cmp(unsigned Opcode, CmpInst::Predicate Pred,
131                                Value *LHS, Value *RHS);
132     void add(Value *V, uint32_t num);
133     void clear();
134     void erase(Value *v);
135     void setAliasAnalysis(AliasAnalysis* A) { AA = A; }
136     AliasAnalysis *getAliasAnalysis() const { return AA; }
137     void setMemDep(MemoryDependenceAnalysis* M) { MD = M; }
138     void setDomTree(DominatorTree* D) { DT = D; }
139     uint32_t getNextUnusedValueNumber() { return nextValueNumber; }
140     void verifyRemoved(const Value *) const;
141   };
142 }
143
144 namespace llvm {
145 template <> struct DenseMapInfo<Expression> {
146   static inline Expression getEmptyKey() {
147     return ~0U;
148   }
149
150   static inline Expression getTombstoneKey() {
151     return ~1U;
152   }
153
154   static unsigned getHashValue(const Expression e) {
155     using llvm::hash_value;
156     return static_cast<unsigned>(hash_value(e));
157   }
158   static bool isEqual(const Expression &LHS, const Expression &RHS) {
159     return LHS == RHS;
160   }
161 };
162
163 }
164
165 //===----------------------------------------------------------------------===//
166 //                     ValueTable Internal Functions
167 //===----------------------------------------------------------------------===//
168
169 Expression ValueTable::create_expression(Instruction *I) {
170   Expression e;
171   e.type = I->getType();
172   e.opcode = I->getOpcode();
173   for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
174        OI != OE; ++OI)
175     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*OI));
176   if (I->isCommutative()) {
177     // Ensure that commutative instructions that only differ by a permutation
178     // of their operands get the same value number by sorting the operand value
179     // numbers.  Since all commutative instructions have two operands it is more
180     // efficient to sort by hand rather than using, say, std::sort.
181     assert(I->getNumOperands() == 2 && "Unsupported commutative instruction!");
182     if (e.varargs[0] > e.varargs[1])
183       std::swap(e.varargs[0], e.varargs[1]);
184   }
185
186   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
187     // Sort the operand value numbers so x<y and y>x get the same value number.
188     CmpInst::Predicate Predicate = C->getPredicate();
189     if (e.varargs[0] > e.varargs[1]) {
190       std::swap(e.varargs[0], e.varargs[1]);
191       Predicate = CmpInst::getSwappedPredicate(Predicate);
192     }
193     e.opcode = (C->getOpcode() << 8) | Predicate;
194   } else if (InsertValueInst *E = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
195     for (InsertValueInst::idx_iterator II = E->idx_begin(), IE = E->idx_end();
196          II != IE; ++II)
197       e.varargs.push_back(*II);
198   }
199
200   return e;
201 }
202
203 Expression ValueTable::create_cmp_expression(unsigned Opcode,
204                                              CmpInst::Predicate Predicate,
205                                              Value *LHS, Value *RHS) {
206   assert((Opcode == Instruction::ICmp || Opcode == Instruction::FCmp) &&
207          "Not a comparison!");
208   Expression e;
209   e.type = CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType());
210   e.varargs.push_back(lookup_or_add(LHS));
211   e.varargs.push_back(lookup_or_add(RHS));
212
213   // Sort the operand value numbers so x<y and y>x get the same value number.
214   if (e.varargs[0] > e.varargs[1]) {
215     std::swap(e.varargs[0], e.varargs[1]);
216     Predicate = CmpInst::getSwappedPredicate(Predicate);
217   }
218   e.opcode = (Opcode << 8) | Predicate;
219   return e;
220 }
221
222 Expression ValueTable::create_extractvalue_expression(ExtractValueInst *EI) {
223   assert(EI && "Not an ExtractValueInst?");
224   Expression e;
225   e.type = EI->getType();
226   e.opcode = 0;
227
228   IntrinsicInst *I = dyn_cast<IntrinsicInst>(EI->getAggregateOperand());
229   if (I != nullptr && EI->getNumIndices() == 1 && *EI->idx_begin() == 0 ) {
230     // EI might be an extract from one of our recognised intrinsics. If it
231     // is we'll synthesize a semantically equivalent expression instead on
232     // an extract value expression.
233     switch (I->getIntrinsicID()) {
234       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
235       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
236         e.opcode = Instruction::Add;
237         break;
238       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
239       case Intrinsic::usub_with_overflow:
240         e.opcode = Instruction::Sub;
241         break;
242       case Intrinsic::smul_with_overflow:
243       case Intrinsic::umul_with_overflow:
244         e.opcode = Instruction::Mul;
245         break;
246       default:
247         break;
248     }
249
250     if (e.opcode != 0) {
251       // Intrinsic recognized. Grab its args to finish building the expression.
252       assert(I->getNumArgOperands() == 2 &&
253              "Expect two args for recognised intrinsics.");
254       e.varargs.push_back(lookup_or_add(I->getArgOperand(0)));
255       e.varargs.push_back(lookup_or_add(I->getArgOperand(1)));
256       return e;
257     }
258   }
259
260   // Not a recognised intrinsic. Fall back to producing an extract value
261   // expression.
262   e.opcode = EI->getOpcode();
263   for (Instruction::op_iterator OI = EI->op_begin(), OE = EI->op_end();
264        OI != OE; ++OI)
265     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*OI));
266
267   for (ExtractValueInst::idx_iterator II = EI->idx_begin(), IE = EI->idx_end();
268          II != IE; ++II)
269     e.varargs.push_back(*II);
270
271   return e;
272 }
273
274 //===----------------------------------------------------------------------===//
275 //                     ValueTable External Functions
276 //===----------------------------------------------------------------------===//
277
278 /// add - Insert a value into the table with a specified value number.
279 void ValueTable::add(Value *V, uint32_t num) {
280   valueNumbering.insert(std::make_pair(V, num));
281 }
282
283 uint32_t ValueTable::lookup_or_add_call(CallInst *C) {
284   if (AA->doesNotAccessMemory(C)) {
285     Expression exp = create_expression(C);
286     uint32_t &e = expressionNumbering[exp];
287     if (!e) e = nextValueNumber++;
288     valueNumbering[C] = e;
289     return e;
290   } else if (AA->onlyReadsMemory(C)) {
291     Expression exp = create_expression(C);
292     uint32_t &e = expressionNumbering[exp];
293     if (!e) {
294       e = nextValueNumber++;
295       valueNumbering[C] = e;
296       return e;
297     }
298     if (!MD) {
299       e = nextValueNumber++;
300       valueNumbering[C] = e;
301       return e;
302     }
303
304     MemDepResult local_dep = MD->getDependency(C);
305
306     if (!local_dep.isDef() && !local_dep.isNonLocal()) {
307       valueNumbering[C] =  nextValueNumber;
308       return nextValueNumber++;
309     }
310
311     if (local_dep.isDef()) {
312       CallInst* local_cdep = cast<CallInst>(local_dep.getInst());
313
314       if (local_cdep->getNumArgOperands() != C->getNumArgOperands()) {
315         valueNumbering[C] = nextValueNumber;
316         return nextValueNumber++;
317       }
318
319       for (unsigned i = 0, e = C->getNumArgOperands(); i < e; ++i) {
320         uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getArgOperand(i));
321         uint32_t cd_vn = lookup_or_add(local_cdep->getArgOperand(i));
322         if (c_vn != cd_vn) {
323           valueNumbering[C] = nextValueNumber;
324           return nextValueNumber++;
325         }
326       }
327
328       uint32_t v = lookup_or_add(local_cdep);
329       valueNumbering[C] = v;
330       return v;
331     }
332
333     // Non-local case.
334     const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &deps =
335       MD->getNonLocalCallDependency(CallSite(C));
336     // FIXME: Move the checking logic to MemDep!
337     CallInst* cdep = nullptr;
338
339     // Check to see if we have a single dominating call instruction that is
340     // identical to C.
341     for (unsigned i = 0, e = deps.size(); i != e; ++i) {
342       const NonLocalDepEntry *I = &deps[i];
343       if (I->getResult().isNonLocal())
344         continue;
345
346       // We don't handle non-definitions.  If we already have a call, reject
347       // instruction dependencies.
348       if (!I->getResult().isDef() || cdep != nullptr) {
349         cdep = nullptr;
350         break;
351       }
352
353       CallInst *NonLocalDepCall = dyn_cast<CallInst>(I->getResult().getInst());
354       // FIXME: All duplicated with non-local case.
355       if (NonLocalDepCall && DT->properlyDominates(I->getBB(), C->getParent())){
356         cdep = NonLocalDepCall;
357         continue;
358       }
359
360       cdep = nullptr;
361       break;
362     }
363
364     if (!cdep) {
365       valueNumbering[C] = nextValueNumber;
366       return nextValueNumber++;
367     }
368
369     if (cdep->getNumArgOperands() != C->getNumArgOperands()) {
370       valueNumbering[C] = nextValueNumber;
371       return nextValueNumber++;
372     }
373     for (unsigned i = 0, e = C->getNumArgOperands(); i < e; ++i) {
374       uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getArgOperand(i));
375       uint32_t cd_vn = lookup_or_add(cdep->getArgOperand(i));
376       if (c_vn != cd_vn) {
377         valueNumbering[C] = nextValueNumber;
378         return nextValueNumber++;
379       }
380     }
381
382     uint32_t v = lookup_or_add(cdep);
383     valueNumbering[C] = v;
384     return v;
385
386   } else {
387     valueNumbering[C] = nextValueNumber;
388     return nextValueNumber++;
389   }
390 }
391
392 /// lookup_or_add - Returns the value number for the specified value, assigning
393 /// it a new number if it did not have one before.
394 uint32_t ValueTable::lookup_or_add(Value *V) {
395   DenseMap<Value*, uint32_t>::iterator VI = valueNumbering.find(V);
396   if (VI != valueNumbering.end())
397     return VI->second;
398
399   if (!isa<Instruction>(V)) {
400     valueNumbering[V] = nextValueNumber;
401     return nextValueNumber++;
402   }
403
404   Instruction* I = cast<Instruction>(V);
405   Expression exp;
406   switch (I->getOpcode()) {
407     case Instruction::Call:
408       return lookup_or_add_call(cast<CallInst>(I));
409     case Instruction::Add:
410     case Instruction::FAdd:
411     case Instruction::Sub:
412     case Instruction::FSub:
413     case Instruction::Mul:
414     case Instruction::FMul:
415     case Instruction::UDiv:
416     case Instruction::SDiv:
417     case Instruction::FDiv:
418     case Instruction::URem:
419     case Instruction::SRem:
420     case Instruction::FRem:
421     case Instruction::Shl:
422     case Instruction::LShr:
423     case Instruction::AShr:
424     case Instruction::And:
425     case Instruction::Or:
426     case Instruction::Xor:
427     case Instruction::ICmp:
428     case Instruction::FCmp:
429     case Instruction::Trunc:
430     case Instruction::ZExt:
431     case Instruction::SExt:
432     case Instruction::FPToUI:
433     case Instruction::FPToSI:
434     case Instruction::UIToFP:
435     case Instruction::SIToFP:
436     case Instruction::FPTrunc:
437     case Instruction::FPExt:
438     case Instruction::PtrToInt:
439     case Instruction::IntToPtr:
440     case Instruction::BitCast:
441     case Instruction::Select:
442     case Instruction::ExtractElement:
443     case Instruction::InsertElement:
444     case Instruction::ShuffleVector:
445     case Instruction::InsertValue:
446     case Instruction::GetElementPtr:
447       exp = create_expression(I);
448       break;
449     case Instruction::ExtractValue:
450       exp = create_extractvalue_expression(cast<ExtractValueInst>(I));
451       break;
452     default:
453       valueNumbering[V] = nextValueNumber;
454       return nextValueNumber++;
455   }
456
457   uint32_t& e = expressionNumbering[exp];
458   if (!e) e = nextValueNumber++;
459   valueNumbering[V] = e;
460   return e;
461 }
462
463 /// Returns the value number of the specified value. Fails if
464 /// the value has not yet been numbered.
465 uint32_t ValueTable::lookup(Value *V) const {
466   DenseMap<Value*, uint32_t>::const_iterator VI = valueNumbering.find(V);
467   assert(VI != valueNumbering.end() && "Value not numbered?");
468   return VI->second;
469 }
470
471 /// Returns the value number of the given comparison,
472 /// assigning it a new number if it did not have one before.  Useful when
473 /// we deduced the result of a comparison, but don't immediately have an
474 /// instruction realizing that comparison to hand.
475 uint32_t ValueTable::lookup_or_add_cmp(unsigned Opcode,
476                                        CmpInst::Predicate Predicate,
477                                        Value *LHS, Value *RHS) {
478   Expression exp = create_cmp_expression(Opcode, Predicate, LHS, RHS);
479   uint32_t& e = expressionNumbering[exp];
480   if (!e) e = nextValueNumber++;
481   return e;
482 }
483
484 /// Remove all entries from the ValueTable.
485 void ValueTable::clear() {
486   valueNumbering.clear();
487   expressionNumbering.clear();
488   nextValueNumber = 1;
489 }
490
491 /// Remove a value from the value numbering.
492 void ValueTable::erase(Value *V) {
493   valueNumbering.erase(V);
494 }
495
496 /// verifyRemoved - Verify that the value is removed from all internal data
497 /// structures.
498 void ValueTable::verifyRemoved(const Value *V) const {
499   for (DenseMap<Value*, uint32_t>::const_iterator
500          I = valueNumbering.begin(), E = valueNumbering.end(); I != E; ++I) {
501     assert(I->first != V && "Inst still occurs in value numbering map!");
502   }
503 }
504
505 //===----------------------------------------------------------------------===//
506 //                                GVN Pass
507 //===----------------------------------------------------------------------===//
508
509 namespace {
510   class GVN;
511   struct AvailableValueInBlock {
512     /// BB - The basic block in question.
513     BasicBlock *BB;
514     enum ValType {
515       SimpleVal,  // A simple offsetted value that is accessed.
516       LoadVal,    // A value produced by a load.
517       MemIntrin,  // A memory intrinsic which is loaded from.
518       UndefVal    // A UndefValue representing a value from dead block (which
519                   // is not yet physically removed from the CFG). 
520     };
521   
522     /// V - The value that is live out of the block.
523     PointerIntPair<Value *, 2, ValType> Val;
524   
525     /// Offset - The byte offset in Val that is interesting for the load query.
526     unsigned Offset;
527   
528     static AvailableValueInBlock get(BasicBlock *BB, Value *V,
529                                      unsigned Offset = 0) {
530       AvailableValueInBlock Res;
531       Res.BB = BB;
532       Res.Val.setPointer(V);
533       Res.Val.setInt(SimpleVal);
534       Res.Offset = Offset;
535       return Res;
536     }
537   
538     static AvailableValueInBlock getMI(BasicBlock *BB, MemIntrinsic *MI,
539                                        unsigned Offset = 0) {
540       AvailableValueInBlock Res;
541       Res.BB = BB;
542       Res.Val.setPointer(MI);
543       Res.Val.setInt(MemIntrin);
544       Res.Offset = Offset;
545       return Res;
546     }
547   
548     static AvailableValueInBlock getLoad(BasicBlock *BB, LoadInst *LI,
549                                          unsigned Offset = 0) {
550       AvailableValueInBlock Res;
551       Res.BB = BB;
552       Res.Val.setPointer(LI);
553       Res.Val.setInt(LoadVal);
554       Res.Offset = Offset;
555       return Res;
556     }
557
558     static AvailableValueInBlock getUndef(BasicBlock *BB) {
559       AvailableValueInBlock Res;
560       Res.BB = BB;
561       Res.Val.setPointer(nullptr);
562       Res.Val.setInt(UndefVal);
563       Res.Offset = 0;
564       return Res;
565     }
566
567     bool isSimpleValue() const { return Val.getInt() == SimpleVal; }
568     bool isCoercedLoadValue() const { return Val.getInt() == LoadVal; }
569     bool isMemIntrinValue() const { return Val.getInt() == MemIntrin; }
570     bool isUndefValue() const { return Val.getInt() == UndefVal; }
571   
572     Value *getSimpleValue() const {
573       assert(isSimpleValue() && "Wrong accessor");
574       return Val.getPointer();
575     }
576   
577     LoadInst *getCoercedLoadValue() const {
578       assert(isCoercedLoadValue() && "Wrong accessor");
579       return cast<LoadInst>(Val.getPointer());
580     }
581   
582     MemIntrinsic *getMemIntrinValue() const {
583       assert(isMemIntrinValue() && "Wrong accessor");
584       return cast<MemIntrinsic>(Val.getPointer());
585     }
586   
587     /// Emit code into this block to adjust the value defined here to the
588     /// specified type. This handles various coercion cases.
589     Value *MaterializeAdjustedValue(LoadInst *LI, GVN &gvn) const;
590   };
591
592   class GVN : public FunctionPass {
593     bool NoLoads;
594     MemoryDependenceAnalysis *MD;
595     DominatorTree *DT;
596     const TargetLibraryInfo *TLI;
597     AssumptionCache *AC;
598     SetVector<BasicBlock *> DeadBlocks;
599
600     ValueTable VN;
601
602     /// A mapping from value numbers to lists of Value*'s that
603     /// have that value number.  Use findLeader to query it.
604     struct LeaderTableEntry {
605       Value *Val;
606       const BasicBlock *BB;
607       LeaderTableEntry *Next;
608     };
609     DenseMap<uint32_t, LeaderTableEntry> LeaderTable;
610     BumpPtrAllocator TableAllocator;
611
612     // Block-local map of equivalent values to their leader, does not
613     // propagate to any successors. Entries added mid-block are applied
614     // to the remaining instructions in the block.
615     SmallMapVector<llvm::Value *, llvm::Constant *, 4> ReplaceWithConstMap;
616     SmallVector<Instruction*, 8> InstrsToErase;
617
618     typedef SmallVector<NonLocalDepResult, 64> LoadDepVect;
619     typedef SmallVector<AvailableValueInBlock, 64> AvailValInBlkVect;
620     typedef SmallVector<BasicBlock*, 64> UnavailBlkVect;
621
622   public:
623     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
624     explicit GVN(bool noloads = false)
625         : FunctionPass(ID), NoLoads(noloads), MD(nullptr) {
626       initializeGVNPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
627     }
628
629     bool runOnFunction(Function &F) override;
630
631     /// This removes the specified instruction from
632     /// our various maps and marks it for deletion.
633     void markInstructionForDeletion(Instruction *I) {
634       VN.erase(I);
635       InstrsToErase.push_back(I);
636     }
637
638     DominatorTree &getDominatorTree() const { return *DT; }
639     AliasAnalysis *getAliasAnalysis() const { return VN.getAliasAnalysis(); }
640     MemoryDependenceAnalysis &getMemDep() const { return *MD; }
641   private:
642     /// Push a new Value to the LeaderTable onto the list for its value number.
643     void addToLeaderTable(uint32_t N, Value *V, const BasicBlock *BB) {
644       LeaderTableEntry &Curr = LeaderTable[N];
645       if (!Curr.Val) {
646         Curr.Val = V;
647         Curr.BB = BB;
648         return;
649       }
650
651       LeaderTableEntry *Node = TableAllocator.Allocate<LeaderTableEntry>();
652       Node->Val = V;
653       Node->BB = BB;
654       Node->Next = Curr.Next;
655       Curr.Next = Node;
656     }
657
658     /// Scan the list of values corresponding to a given
659     /// value number, and remove the given instruction if encountered.
660     void removeFromLeaderTable(uint32_t N, Instruction *I, BasicBlock *BB) {
661       LeaderTableEntry* Prev = nullptr;
662       LeaderTableEntry* Curr = &LeaderTable[N];
663
664       while (Curr && (Curr->Val != I || Curr->BB != BB)) {
665         Prev = Curr;
666         Curr = Curr->Next;
667       }
668
669       if (!Curr)
670         return;
671
672       if (Prev) {
673         Prev->Next = Curr->Next;
674       } else {
675         if (!Curr->Next) {
676           Curr->Val = nullptr;
677           Curr->BB = nullptr;
678         } else {
679           LeaderTableEntry* Next = Curr->Next;
680           Curr->Val = Next->Val;
681           Curr->BB = Next->BB;
682           Curr->Next = Next->Next;
683         }
684       }
685     }
686
687     // List of critical edges to be split between iterations.
688     SmallVector<std::pair<TerminatorInst*, unsigned>, 4> toSplit;
689
690     // This transformation requires dominator postdominator info
691     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
692       AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
693       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
694       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
695       if (!NoLoads)
696         AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
697       AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
698
699       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
700       AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
701     }
702
703
704     // Helper functions of redundant load elimination 
705     bool processLoad(LoadInst *L);
706     bool processNonLocalLoad(LoadInst *L);
707     bool processAssumeIntrinsic(IntrinsicInst *II);
708     void AnalyzeLoadAvailability(LoadInst *LI, LoadDepVect &Deps, 
709                                  AvailValInBlkVect &ValuesPerBlock,
710                                  UnavailBlkVect &UnavailableBlocks);
711     bool PerformLoadPRE(LoadInst *LI, AvailValInBlkVect &ValuesPerBlock, 
712                         UnavailBlkVect &UnavailableBlocks);
713
714     // Other helper routines
715     bool processInstruction(Instruction *I);
716     bool processBlock(BasicBlock *BB);
717     void dump(DenseMap<uint32_t, Value*> &d);
718     bool iterateOnFunction(Function &F);
719     bool performPRE(Function &F);
720     bool performScalarPRE(Instruction *I);
721     bool performScalarPREInsertion(Instruction *Instr, BasicBlock *Pred,
722                                    unsigned int ValNo);
723     Value *findLeader(const BasicBlock *BB, uint32_t num);
724     void cleanupGlobalSets();
725     void verifyRemoved(const Instruction *I) const;
726     bool splitCriticalEdges();
727     BasicBlock *splitCriticalEdges(BasicBlock *Pred, BasicBlock *Succ);
728     bool replaceOperandsWithConsts(Instruction *I) const;
729     bool propagateEquality(Value *LHS, Value *RHS, const BasicBlockEdge &Root,
730                            bool DominatesByEdge);
731     bool processFoldableCondBr(BranchInst *BI);
732     void addDeadBlock(BasicBlock *BB);
733     void assignValNumForDeadCode();
734   };
735
736   char GVN::ID = 0;
737 }
738
739 // The public interface to this file...
740 FunctionPass *llvm::createGVNPass(bool NoLoads) {
741   return new GVN(NoLoads);
742 }
743
744 INITIALIZE_PASS_BEGIN(GVN, "gvn", "Global Value Numbering", false, false)
745 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
746 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MemoryDependenceAnalysis)
747 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
748 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
749 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
750 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(GlobalsAAWrapperPass)
751 INITIALIZE_PASS_END(GVN, "gvn", "Global Value Numbering", false, false)
752
753 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
754 void GVN::dump(DenseMap<uint32_t, Value*>& d) {
755   errs() << "{\n";
756   for (DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator I = d.begin(),
757        E = d.end(); I != E; ++I) {
758       errs() << I->first << "\n";
759       I->second->dump();
760   }
761   errs() << "}\n";
762 }
763 #endif
764
765 /// Return true if we can prove that the value
766 /// we're analyzing is fully available in the specified block.  As we go, keep
767 /// track of which blocks we know are fully alive in FullyAvailableBlocks.  This
768 /// map is actually a tri-state map with the following values:
769 ///   0) we know the block *is not* fully available.
770 ///   1) we know the block *is* fully available.
771 ///   2) we do not know whether the block is fully available or not, but we are
772 ///      currently speculating that it will be.
773 ///   3) we are speculating for this block and have used that to speculate for
774 ///      other blocks.
775 static bool IsValueFullyAvailableInBlock(BasicBlock *BB,
776                             DenseMap<BasicBlock*, char> &FullyAvailableBlocks,
777                             uint32_t RecurseDepth) {
778   if (RecurseDepth > MaxRecurseDepth)
779     return false;
780
781   // Optimistically assume that the block is fully available and check to see
782   // if we already know about this block in one lookup.
783   std::pair<DenseMap<BasicBlock*, char>::iterator, char> IV =
784     FullyAvailableBlocks.insert(std::make_pair(BB, 2));
785
786   // If the entry already existed for this block, return the precomputed value.
787   if (!IV.second) {
788     // If this is a speculative "available" value, mark it as being used for
789     // speculation of other blocks.
790     if (IV.first->second == 2)
791       IV.first->second = 3;
792     return IV.first->second != 0;
793   }
794
795   // Otherwise, see if it is fully available in all predecessors.
796   pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
797
798   // If this block has no predecessors, it isn't live-in here.
799   if (PI == PE)
800     goto SpeculationFailure;
801
802   for (; PI != PE; ++PI)
803     // If the value isn't fully available in one of our predecessors, then it
804     // isn't fully available in this block either.  Undo our previous
805     // optimistic assumption and bail out.
806     if (!IsValueFullyAvailableInBlock(*PI, FullyAvailableBlocks,RecurseDepth+1))
807       goto SpeculationFailure;
808
809   return true;
810
811 // If we get here, we found out that this is not, after
812 // all, a fully-available block.  We have a problem if we speculated on this and
813 // used the speculation to mark other blocks as available.
814 SpeculationFailure:
815   char &BBVal = FullyAvailableBlocks[BB];
816
817   // If we didn't speculate on this, just return with it set to false.
818   if (BBVal == 2) {
819     BBVal = 0;
820     return false;
821   }
822
823   // If we did speculate on this value, we could have blocks set to 1 that are
824   // incorrect.  Walk the (transitive) successors of this block and mark them as
825   // 0 if set to one.
826   SmallVector<BasicBlock*, 32> BBWorklist;
827   BBWorklist.push_back(BB);
828
829   do {
830     BasicBlock *Entry = BBWorklist.pop_back_val();
831     // Note that this sets blocks to 0 (unavailable) if they happen to not
832     // already be in FullyAvailableBlocks.  This is safe.
833     char &EntryVal = FullyAvailableBlocks[Entry];
834     if (EntryVal == 0) continue;  // Already unavailable.
835
836     // Mark as unavailable.
837     EntryVal = 0;
838
839     BBWorklist.append(succ_begin(Entry), succ_end(Entry));
840   } while (!BBWorklist.empty());
841
842   return false;
843 }
844
845
846 /// Return true if CoerceAvailableValueToLoadType will succeed.
847 static bool CanCoerceMustAliasedValueToLoad(Value *StoredVal,
848                                             Type *LoadTy,
849                                             const DataLayout &DL) {
850   // If the loaded or stored value is an first class array or struct, don't try
851   // to transform them.  We need to be able to bitcast to integer.
852   if (LoadTy->isStructTy() || LoadTy->isArrayTy() ||
853       StoredVal->getType()->isStructTy() ||
854       StoredVal->getType()->isArrayTy())
855     return false;
856
857   // The store has to be at least as big as the load.
858   if (DL.getTypeSizeInBits(StoredVal->getType()) <
859         DL.getTypeSizeInBits(LoadTy))
860     return false;
861
862   return true;
863 }
864
865 /// If we saw a store of a value to memory, and
866 /// then a load from a must-aliased pointer of a different type, try to coerce
867 /// the stored value.  LoadedTy is the type of the load we want to replace.
868 /// IRB is IRBuilder used to insert new instructions.
869 ///
870 /// If we can't do it, return null.
871 static Value *CoerceAvailableValueToLoadType(Value *StoredVal, Type *LoadedTy,
872                                              IRBuilder<> &IRB,
873                                              const DataLayout &DL) {
874   if (!CanCoerceMustAliasedValueToLoad(StoredVal, LoadedTy, DL))
875     return nullptr;
876
877   // If this is already the right type, just return it.
878   Type *StoredValTy = StoredVal->getType();
879
880   uint64_t StoreSize = DL.getTypeSizeInBits(StoredValTy);
881   uint64_t LoadSize = DL.getTypeSizeInBits(LoadedTy);
882
883   // If the store and reload are the same size, we can always reuse it.
884   if (StoreSize == LoadSize) {
885     // Pointer to Pointer -> use bitcast.
886     if (StoredValTy->getScalarType()->isPointerTy() &&
887         LoadedTy->getScalarType()->isPointerTy())
888       return IRB.CreateBitCast(StoredVal, LoadedTy);
889
890     // Convert source pointers to integers, which can be bitcast.
891     if (StoredValTy->getScalarType()->isPointerTy()) {
892       StoredValTy = DL.getIntPtrType(StoredValTy);
893       StoredVal = IRB.CreatePtrToInt(StoredVal, StoredValTy);
894     }
895
896     Type *TypeToCastTo = LoadedTy;
897     if (TypeToCastTo->getScalarType()->isPointerTy())
898       TypeToCastTo = DL.getIntPtrType(TypeToCastTo);
899
900     if (StoredValTy != TypeToCastTo)
901       StoredVal = IRB.CreateBitCast(StoredVal, TypeToCastTo);
902
903     // Cast to pointer if the load needs a pointer type.
904     if (LoadedTy->getScalarType()->isPointerTy())
905       StoredVal = IRB.CreateIntToPtr(StoredVal, LoadedTy);
906
907     return StoredVal;
908   }
909
910   // If the loaded value is smaller than the available value, then we can
911   // extract out a piece from it.  If the available value is too small, then we
912   // can't do anything.
913   assert(StoreSize >= LoadSize && "CanCoerceMustAliasedValueToLoad fail");
914
915   // Convert source pointers to integers, which can be manipulated.
916   if (StoredValTy->getScalarType()->isPointerTy()) {
917     StoredValTy = DL.getIntPtrType(StoredValTy);
918     StoredVal = IRB.CreatePtrToInt(StoredVal, StoredValTy);
919   }
920
921   // Convert vectors and fp to integer, which can be manipulated.
922   if (!StoredValTy->isIntegerTy()) {
923     StoredValTy = IntegerType::get(StoredValTy->getContext(), StoreSize);
924     StoredVal = IRB.CreateBitCast(StoredVal, StoredValTy);
925   }
926
927   // If this is a big-endian system, we need to shift the value down to the low
928   // bits so that a truncate will work.
929   if (DL.isBigEndian()) {
930     StoredVal = IRB.CreateLShr(StoredVal, StoreSize - LoadSize, "tmp");
931   }
932
933   // Truncate the integer to the right size now.
934   Type *NewIntTy = IntegerType::get(StoredValTy->getContext(), LoadSize);
935   StoredVal  = IRB.CreateTrunc(StoredVal, NewIntTy, "trunc");
936
937   if (LoadedTy == NewIntTy)
938     return StoredVal;
939
940   // If the result is a pointer, inttoptr.
941   if (LoadedTy->getScalarType()->isPointerTy())
942     return IRB.CreateIntToPtr(StoredVal, LoadedTy, "inttoptr");
943
944   // Otherwise, bitcast.
945   return IRB.CreateBitCast(StoredVal, LoadedTy, "bitcast");
946 }
947
948 /// This function is called when we have a
949 /// memdep query of a load that ends up being a clobbering memory write (store,
950 /// memset, memcpy, memmove).  This means that the write *may* provide bits used
951 /// by the load but we can't be sure because the pointers don't mustalias.
952 ///
953 /// Check this case to see if there is anything more we can do before we give
954 /// up.  This returns -1 if we have to give up, or a byte number in the stored
955 /// value of the piece that feeds the load.
956 static int AnalyzeLoadFromClobberingWrite(Type *LoadTy, Value *LoadPtr,
957                                           Value *WritePtr,
958                                           uint64_t WriteSizeInBits,
959                                           const DataLayout &DL) {
960   // If the loaded or stored value is a first class array or struct, don't try
961   // to transform them.  We need to be able to bitcast to integer.
962   if (LoadTy->isStructTy() || LoadTy->isArrayTy())
963     return -1;
964
965   int64_t StoreOffset = 0, LoadOffset = 0;
966   Value *StoreBase =
967       GetPointerBaseWithConstantOffset(WritePtr, StoreOffset, DL);
968   Value *LoadBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(LoadPtr, LoadOffset, DL);
969   if (StoreBase != LoadBase)
970     return -1;
971
972   // If the load and store are to the exact same address, they should have been
973   // a must alias.  AA must have gotten confused.
974   // FIXME: Study to see if/when this happens.  One case is forwarding a memset
975   // to a load from the base of the memset.
976 #if 0
977   if (LoadOffset == StoreOffset) {
978     dbgs() << "STORE/LOAD DEP WITH COMMON POINTER MISSED:\n"
979     << "Base       = " << *StoreBase << "\n"
980     << "Store Ptr  = " << *WritePtr << "\n"
981     << "Store Offs = " << StoreOffset << "\n"
982     << "Load Ptr   = " << *LoadPtr << "\n";
983     abort();
984   }
985 #endif
986
987   // If the load and store don't overlap at all, the store doesn't provide
988   // anything to the load.  In this case, they really don't alias at all, AA
989   // must have gotten confused.
990   uint64_t LoadSize = DL.getTypeSizeInBits(LoadTy);
991
992   if ((WriteSizeInBits & 7) | (LoadSize & 7))
993     return -1;
994   uint64_t StoreSize = WriteSizeInBits >> 3;  // Convert to bytes.
995   LoadSize >>= 3;
996
997
998   bool isAAFailure = false;
999   if (StoreOffset < LoadOffset)
1000     isAAFailure = StoreOffset+int64_t(StoreSize) <= LoadOffset;
1001   else
1002     isAAFailure = LoadOffset+int64_t(LoadSize) <= StoreOffset;
1003
1004   if (isAAFailure) {
1005 #if 0
1006     dbgs() << "STORE LOAD DEP WITH COMMON BASE:\n"
1007     << "Base       = " << *StoreBase << "\n"
1008     << "Store Ptr  = " << *WritePtr << "\n"
1009     << "Store Offs = " << StoreOffset << "\n"
1010     << "Load Ptr   = " << *LoadPtr << "\n";
1011     abort();
1012 #endif
1013     return -1;
1014   }
1015
1016   // If the Load isn't completely contained within the stored bits, we don't
1017   // have all the bits to feed it.  We could do something crazy in the future
1018   // (issue a smaller load then merge the bits in) but this seems unlikely to be
1019   // valuable.
1020   if (StoreOffset > LoadOffset ||
1021       StoreOffset+StoreSize < LoadOffset+LoadSize)
1022     return -1;
1023
1024   // Okay, we can do this transformation.  Return the number of bytes into the
1025   // store that the load is.
1026   return LoadOffset-StoreOffset;
1027 }
1028
1029 /// This function is called when we have a
1030 /// memdep query of a load that ends up being a clobbering store.
1031 static int AnalyzeLoadFromClobberingStore(Type *LoadTy, Value *LoadPtr,
1032                                           StoreInst *DepSI) {
1033   // Cannot handle reading from store of first-class aggregate yet.
1034   if (DepSI->getValueOperand()->getType()->isStructTy() ||
1035       DepSI->getValueOperand()->getType()->isArrayTy())
1036     return -1;
1037
1038   const DataLayout &DL = DepSI->getModule()->getDataLayout();
1039   Value *StorePtr = DepSI->getPointerOperand();
1040   uint64_t StoreSize =DL.getTypeSizeInBits(DepSI->getValueOperand()->getType());
1041   return AnalyzeLoadFromClobberingWrite(LoadTy, LoadPtr,
1042                                         StorePtr, StoreSize, DL);
1043 }
1044
1045 /// This function is called when we have a
1046 /// memdep query of a load that ends up being clobbered by another load.  See if
1047 /// the other load can feed into the second load.
1048 static int AnalyzeLoadFromClobberingLoad(Type *LoadTy, Value *LoadPtr,
1049                                          LoadInst *DepLI, const DataLayout &DL){
1050   // Cannot handle reading from store of first-class aggregate yet.
1051   if (DepLI->getType()->isStructTy() || DepLI->getType()->isArrayTy())
1052     return -1;
1053
1054   Value *DepPtr = DepLI->getPointerOperand();
1055   uint64_t DepSize = DL.getTypeSizeInBits(DepLI->getType());
1056   int R = AnalyzeLoadFromClobberingWrite(LoadTy, LoadPtr, DepPtr, DepSize, DL);
1057   if (R != -1) return R;
1058
1059   // If we have a load/load clobber an DepLI can be widened to cover this load,
1060   // then we should widen it!
1061   int64_t LoadOffs = 0;
1062   const Value *LoadBase =
1063       GetPointerBaseWithConstantOffset(LoadPtr, LoadOffs, DL);
1064   unsigned LoadSize = DL.getTypeStoreSize(LoadTy);
1065
1066   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::getLoadLoadClobberFullWidthSize(
1067       LoadBase, LoadOffs, LoadSize, DepLI);
1068   if (Size == 0) return -1;
1069
1070   return AnalyzeLoadFromClobberingWrite(LoadTy, LoadPtr, DepPtr, Size*8, DL);
1071 }
1072
1073
1074
1075 static int AnalyzeLoadFromClobberingMemInst(Type *LoadTy, Value *LoadPtr,
1076                                             MemIntrinsic *MI,
1077                                             const DataLayout &DL) {
1078   // If the mem operation is a non-constant size, we can't handle it.
1079   ConstantInt *SizeCst = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
1080   if (!SizeCst) return -1;
1081   uint64_t MemSizeInBits = SizeCst->getZExtValue()*8;
1082
1083   // If this is memset, we just need to see if the offset is valid in the size
1084   // of the memset..
1085   if (MI->getIntrinsicID() == Intrinsic::memset)
1086     return AnalyzeLoadFromClobberingWrite(LoadTy, LoadPtr, MI->getDest(),
1087                                           MemSizeInBits, DL);
1088
1089   // If we have a memcpy/memmove, the only case we can handle is if this is a
1090   // copy from constant memory.  In that case, we can read directly from the
1091   // constant memory.
1092   MemTransferInst *MTI = cast<MemTransferInst>(MI);
1093
1094   Constant *Src = dyn_cast<Constant>(MTI->getSource());
1095   if (!Src) return -1;
1096
1097   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Src, DL));
1098   if (!GV || !GV->isConstant()) return -1;
1099
1100   // See if the access is within the bounds of the transfer.
1101   int Offset = AnalyzeLoadFromClobberingWrite(LoadTy, LoadPtr,
1102                                               MI->getDest(), MemSizeInBits, DL);
1103   if (Offset == -1)
1104     return Offset;
1105
1106   unsigned AS = Src->getType()->getPointerAddressSpace();
1107   // Otherwise, see if we can constant fold a load from the constant with the
1108   // offset applied as appropriate.
1109   Src = ConstantExpr::getBitCast(Src,
1110                                  Type::getInt8PtrTy(Src->getContext(), AS));
1111   Constant *OffsetCst =
1112     ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(Src->getContext()), (unsigned)Offset);
1113   Src = ConstantExpr::getGetElementPtr(Type::getInt8Ty(Src->getContext()), Src,
1114                                        OffsetCst);
1115   Src = ConstantExpr::getBitCast(Src, PointerType::get(LoadTy, AS));
1116   if (ConstantFoldLoadFromConstPtr(Src, DL))
1117     return Offset;
1118   return -1;
1119 }
1120
1121
1122 /// This function is called when we have a
1123 /// memdep query of a load that ends up being a clobbering store.  This means
1124 /// that the store provides bits used by the load but we the pointers don't
1125 /// mustalias.  Check this case to see if there is anything more we can do
1126 /// before we give up.
1127 static Value *GetStoreValueForLoad(Value *SrcVal, unsigned Offset,
1128                                    Type *LoadTy,
1129                                    Instruction *InsertPt, const DataLayout &DL){
1130   LLVMContext &Ctx = SrcVal->getType()->getContext();
1131
1132   uint64_t StoreSize = (DL.getTypeSizeInBits(SrcVal->getType()) + 7) / 8;
1133   uint64_t LoadSize = (DL.getTypeSizeInBits(LoadTy) + 7) / 8;
1134
1135   IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1136
1137   // Compute which bits of the stored value are being used by the load.  Convert
1138   // to an integer type to start with.
1139   if (SrcVal->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
1140     SrcVal = Builder.CreatePtrToInt(SrcVal,
1141         DL.getIntPtrType(SrcVal->getType()));
1142   if (!SrcVal->getType()->isIntegerTy())
1143     SrcVal = Builder.CreateBitCast(SrcVal, IntegerType::get(Ctx, StoreSize*8));
1144
1145   // Shift the bits to the least significant depending on endianness.
1146   unsigned ShiftAmt;
1147   if (DL.isLittleEndian())
1148     ShiftAmt = Offset*8;
1149   else
1150     ShiftAmt = (StoreSize-LoadSize-Offset)*8;
1151
1152   if (ShiftAmt)
1153     SrcVal = Builder.CreateLShr(SrcVal, ShiftAmt);
1154
1155   if (LoadSize != StoreSize)
1156     SrcVal = Builder.CreateTrunc(SrcVal, IntegerType::get(Ctx, LoadSize*8));
1157
1158   return CoerceAvailableValueToLoadType(SrcVal, LoadTy, Builder, DL);
1159 }
1160
1161 /// This function is called when we have a
1162 /// memdep query of a load that ends up being a clobbering load.  This means
1163 /// that the load *may* provide bits used by the load but we can't be sure
1164 /// because the pointers don't mustalias.  Check this case to see if there is
1165 /// anything more we can do before we give up.
1166 static Value *GetLoadValueForLoad(LoadInst *SrcVal, unsigned Offset,
1167                                   Type *LoadTy, Instruction *InsertPt,
1168                                   GVN &gvn) {
1169   const DataLayout &DL = SrcVal->getModule()->getDataLayout();
1170   // If Offset+LoadTy exceeds the size of SrcVal, then we must be wanting to
1171   // widen SrcVal out to a larger load.
1172   unsigned SrcValSize = DL.getTypeStoreSize(SrcVal->getType());
1173   unsigned LoadSize = DL.getTypeStoreSize(LoadTy);
1174   if (Offset+LoadSize > SrcValSize) {
1175     assert(SrcVal->isSimple() && "Cannot widen volatile/atomic load!");
1176     assert(SrcVal->getType()->isIntegerTy() && "Can't widen non-integer load");
1177     // If we have a load/load clobber an DepLI can be widened to cover this
1178     // load, then we should widen it to the next power of 2 size big enough!
1179     unsigned NewLoadSize = Offset+LoadSize;
1180     if (!isPowerOf2_32(NewLoadSize))
1181       NewLoadSize = NextPowerOf2(NewLoadSize);
1182
1183     Value *PtrVal = SrcVal->getPointerOperand();
1184
1185     // Insert the new load after the old load.  This ensures that subsequent
1186     // memdep queries will find the new load.  We can't easily remove the old
1187     // load completely because it is already in the value numbering table.
1188     IRBuilder<> Builder(SrcVal->getParent(), ++BasicBlock::iterator(SrcVal));
1189     Type *DestPTy =
1190       IntegerType::get(LoadTy->getContext(), NewLoadSize*8);
1191     DestPTy = PointerType::get(DestPTy,
1192                                PtrVal->getType()->getPointerAddressSpace());
1193     Builder.SetCurrentDebugLocation(SrcVal->getDebugLoc());
1194     PtrVal = Builder.CreateBitCast(PtrVal, DestPTy);
1195     LoadInst *NewLoad = Builder.CreateLoad(PtrVal);
1196     NewLoad->takeName(SrcVal);
1197     NewLoad->setAlignment(SrcVal->getAlignment());
1198
1199     DEBUG(dbgs() << "GVN WIDENED LOAD: " << *SrcVal << "\n");
1200     DEBUG(dbgs() << "TO: " << *NewLoad << "\n");
1201
1202     // Replace uses of the original load with the wider load.  On a big endian
1203     // system, we need to shift down to get the relevant bits.
1204     Value *RV = NewLoad;
1205     if (DL.isBigEndian())
1206       RV = Builder.CreateLShr(RV,
1207                     NewLoadSize*8-SrcVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
1208     RV = Builder.CreateTrunc(RV, SrcVal->getType());
1209     SrcVal->replaceAllUsesWith(RV);
1210
1211     // We would like to use gvn.markInstructionForDeletion here, but we can't
1212     // because the load is already memoized into the leader map table that GVN
1213     // tracks.  It is potentially possible to remove the load from the table,
1214     // but then there all of the operations based on it would need to be
1215     // rehashed.  Just leave the dead load around.
1216     gvn.getMemDep().removeInstruction(SrcVal);
1217     SrcVal = NewLoad;
1218   }
1219
1220   return GetStoreValueForLoad(SrcVal, Offset, LoadTy, InsertPt, DL);
1221 }
1222
1223
1224 /// This function is called when we have a
1225 /// memdep query of a load that ends up being a clobbering mem intrinsic.
1226 static Value *GetMemInstValueForLoad(MemIntrinsic *SrcInst, unsigned Offset,
1227                                      Type *LoadTy, Instruction *InsertPt,
1228                                      const DataLayout &DL){
1229   LLVMContext &Ctx = LoadTy->getContext();
1230   uint64_t LoadSize = DL.getTypeSizeInBits(LoadTy)/8;
1231
1232   IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1233
1234   // We know that this method is only called when the mem transfer fully
1235   // provides the bits for the load.
1236   if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(SrcInst)) {
1237     // memset(P, 'x', 1234) -> splat('x'), even if x is a variable, and
1238     // independently of what the offset is.
1239     Value *Val = MSI->getValue();
1240     if (LoadSize != 1)
1241       Val = Builder.CreateZExt(Val, IntegerType::get(Ctx, LoadSize*8));
1242
1243     Value *OneElt = Val;
1244
1245     // Splat the value out to the right number of bits.
1246     for (unsigned NumBytesSet = 1; NumBytesSet != LoadSize; ) {
1247       // If we can double the number of bytes set, do it.
1248       if (NumBytesSet*2 <= LoadSize) {
1249         Value *ShVal = Builder.CreateShl(Val, NumBytesSet*8);
1250         Val = Builder.CreateOr(Val, ShVal);
1251         NumBytesSet <<= 1;
1252         continue;
1253       }
1254
1255       // Otherwise insert one byte at a time.
1256       Value *ShVal = Builder.CreateShl(Val, 1*8);
1257       Val = Builder.CreateOr(OneElt, ShVal);
1258       ++NumBytesSet;
1259     }
1260
1261     return CoerceAvailableValueToLoadType(Val, LoadTy, Builder, DL);
1262   }
1263
1264   // Otherwise, this is a memcpy/memmove from a constant global.
1265   MemTransferInst *MTI = cast<MemTransferInst>(SrcInst);
1266   Constant *Src = cast<Constant>(MTI->getSource());
1267   unsigned AS = Src->getType()->getPointerAddressSpace();
1268
1269   // Otherwise, see if we can constant fold a load from the constant with the
1270   // offset applied as appropriate.
1271   Src = ConstantExpr::getBitCast(Src,
1272                                  Type::getInt8PtrTy(Src->getContext(), AS));
1273   Constant *OffsetCst =
1274     ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(Src->getContext()), (unsigned)Offset);
1275   Src = ConstantExpr::getGetElementPtr(Type::getInt8Ty(Src->getContext()), Src,
1276                                        OffsetCst);
1277   Src = ConstantExpr::getBitCast(Src, PointerType::get(LoadTy, AS));
1278   return ConstantFoldLoadFromConstPtr(Src, DL);
1279 }
1280
1281
1282 /// Given a set of loads specified by ValuesPerBlock,
1283 /// construct SSA form, allowing us to eliminate LI.  This returns the value
1284 /// that should be used at LI's definition site.
1285 static Value *ConstructSSAForLoadSet(LoadInst *LI,
1286                          SmallVectorImpl<AvailableValueInBlock> &ValuesPerBlock,
1287                                      GVN &gvn) {
1288   // Check for the fully redundant, dominating load case.  In this case, we can
1289   // just use the dominating value directly.
1290   if (ValuesPerBlock.size() == 1 &&
1291       gvn.getDominatorTree().properlyDominates(ValuesPerBlock[0].BB,
1292                                                LI->getParent())) {
1293     assert(!ValuesPerBlock[0].isUndefValue() && "Dead BB dominate this block");
1294     return ValuesPerBlock[0].MaterializeAdjustedValue(LI, gvn);
1295   }
1296
1297   // Otherwise, we have to construct SSA form.
1298   SmallVector<PHINode*, 8> NewPHIs;
1299   SSAUpdater SSAUpdate(&NewPHIs);
1300   SSAUpdate.Initialize(LI->getType(), LI->getName());
1301
1302   for (unsigned i = 0, e = ValuesPerBlock.size(); i != e; ++i) {
1303     const AvailableValueInBlock &AV = ValuesPerBlock[i];
1304     BasicBlock *BB = AV.BB;
1305
1306     if (SSAUpdate.HasValueForBlock(BB))
1307       continue;
1308
1309     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, AV.MaterializeAdjustedValue(LI, gvn));
1310   }
1311
1312   // Perform PHI construction.
1313   return SSAUpdate.GetValueInMiddleOfBlock(LI->getParent());
1314 }
1315
1316 Value *AvailableValueInBlock::MaterializeAdjustedValue(LoadInst *LI,
1317                                                        GVN &gvn) const {
1318   Value *Res;
1319   Type *LoadTy = LI->getType();
1320   const DataLayout &DL = LI->getModule()->getDataLayout();
1321   if (isSimpleValue()) {
1322     Res = getSimpleValue();
1323     if (Res->getType() != LoadTy) {
1324       Res = GetStoreValueForLoad(Res, Offset, LoadTy, BB->getTerminator(), DL);
1325
1326       DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED NONLOCAL VAL:\nOffset: " << Offset << "  "
1327                    << *getSimpleValue() << '\n'
1328                    << *Res << '\n' << "\n\n\n");
1329     }
1330   } else if (isCoercedLoadValue()) {
1331     LoadInst *Load = getCoercedLoadValue();
1332     if (Load->getType() == LoadTy && Offset == 0) {
1333       Res = Load;
1334     } else {
1335       Res = GetLoadValueForLoad(Load, Offset, LoadTy, BB->getTerminator(),
1336                                 gvn);
1337   
1338       DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED NONLOCAL LOAD:\nOffset: " << Offset << "  "
1339                    << *getCoercedLoadValue() << '\n'
1340                    << *Res << '\n' << "\n\n\n");
1341     }
1342   } else if (isMemIntrinValue()) {
1343     Res = GetMemInstValueForLoad(getMemIntrinValue(), Offset, LoadTy,
1344                                  BB->getTerminator(), DL);
1345     DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED NONLOCAL MEM INTRIN:\nOffset: " << Offset
1346                  << "  " << *getMemIntrinValue() << '\n'
1347                  << *Res << '\n' << "\n\n\n");
1348   } else {
1349     assert(isUndefValue() && "Should be UndefVal");
1350     DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED NONLOCAL Undef:\n";);
1351     return UndefValue::get(LoadTy);
1352   }
1353   return Res;
1354 }
1355
1356 static bool isLifetimeStart(const Instruction *Inst) {
1357   if (const IntrinsicInst* II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
1358     return II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
1359   return false;
1360 }
1361
1362 void GVN::AnalyzeLoadAvailability(LoadInst *LI, LoadDepVect &Deps, 
1363                                   AvailValInBlkVect &ValuesPerBlock,
1364                                   UnavailBlkVect &UnavailableBlocks) {
1365
1366   // Filter out useless results (non-locals, etc).  Keep track of the blocks
1367   // where we have a value available in repl, also keep track of whether we see
1368   // dependencies that produce an unknown value for the load (such as a call
1369   // that could potentially clobber the load).
1370   unsigned NumDeps = Deps.size();
1371   const DataLayout &DL = LI->getModule()->getDataLayout();
1372   for (unsigned i = 0, e = NumDeps; i != e; ++i) {
1373     BasicBlock *DepBB = Deps[i].getBB();
1374     MemDepResult DepInfo = Deps[i].getResult();
1375
1376     if (DeadBlocks.count(DepBB)) {
1377       // Dead dependent mem-op disguise as a load evaluating the same value
1378       // as the load in question.
1379       ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::getUndef(DepBB));
1380       continue;
1381     }
1382
1383     if (!DepInfo.isDef() && !DepInfo.isClobber()) {
1384       UnavailableBlocks.push_back(DepBB);
1385       continue;
1386     }
1387
1388     if (DepInfo.isClobber()) {
1389       // The address being loaded in this non-local block may not be the same as
1390       // the pointer operand of the load if PHI translation occurs.  Make sure
1391       // to consider the right address.
1392       Value *Address = Deps[i].getAddress();
1393
1394       // If the dependence is to a store that writes to a superset of the bits
1395       // read by the load, we can extract the bits we need for the load from the
1396       // stored value.
1397       if (StoreInst *DepSI = dyn_cast<StoreInst>(DepInfo.getInst())) {
1398         if (Address) {
1399           int Offset =
1400               AnalyzeLoadFromClobberingStore(LI->getType(), Address, DepSI);
1401           if (Offset != -1) {
1402             ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::get(DepBB,
1403                                                        DepSI->getValueOperand(),
1404                                                                 Offset));
1405             continue;
1406           }
1407         }
1408       }
1409
1410       // Check to see if we have something like this:
1411       //    load i32* P
1412       //    load i8* (P+1)
1413       // if we have this, replace the later with an extraction from the former.
1414       if (LoadInst *DepLI = dyn_cast<LoadInst>(DepInfo.getInst())) {
1415         // If this is a clobber and L is the first instruction in its block, then
1416         // we have the first instruction in the entry block.
1417         if (DepLI != LI && Address) {
1418           int Offset =
1419               AnalyzeLoadFromClobberingLoad(LI->getType(), Address, DepLI, DL);
1420
1421           if (Offset != -1) {
1422             ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::getLoad(DepBB,DepLI,
1423                                                                     Offset));
1424             continue;
1425           }
1426         }
1427       }
1428
1429       // If the clobbering value is a memset/memcpy/memmove, see if we can
1430       // forward a value on from it.
1431       if (MemIntrinsic *DepMI = dyn_cast<MemIntrinsic>(DepInfo.getInst())) {
1432         if (Address) {
1433           int Offset = AnalyzeLoadFromClobberingMemInst(LI->getType(), Address,
1434                                                         DepMI, DL);
1435           if (Offset != -1) {
1436             ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::getMI(DepBB, DepMI,
1437                                                                   Offset));
1438             continue;
1439           }
1440         }
1441       }
1442
1443       UnavailableBlocks.push_back(DepBB);
1444       continue;
1445     }
1446
1447     // DepInfo.isDef() here
1448
1449     Instruction *DepInst = DepInfo.getInst();
1450
1451     // Loading the allocation -> undef.
1452     if (isa<AllocaInst>(DepInst) || isMallocLikeFn(DepInst, TLI) ||
1453         // Loading immediately after lifetime begin -> undef.
1454         isLifetimeStart(DepInst)) {
1455       ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::get(DepBB,
1456                                              UndefValue::get(LI->getType())));
1457       continue;
1458     }
1459
1460     // Loading from calloc (which zero initializes memory) -> zero
1461     if (isCallocLikeFn(DepInst, TLI)) {
1462       ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::get(
1463           DepBB, Constant::getNullValue(LI->getType())));
1464       continue;
1465     }
1466
1467     if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(DepInst)) {
1468       // Reject loads and stores that are to the same address but are of
1469       // different types if we have to.
1470       if (S->getValueOperand()->getType() != LI->getType()) {
1471         // If the stored value is larger or equal to the loaded value, we can
1472         // reuse it.
1473         if (!CanCoerceMustAliasedValueToLoad(S->getValueOperand(),
1474                                              LI->getType(), DL)) {
1475           UnavailableBlocks.push_back(DepBB);
1476           continue;
1477         }
1478       }
1479
1480       ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::get(DepBB,
1481                                                          S->getValueOperand()));
1482       continue;
1483     }
1484
1485     if (LoadInst *LD = dyn_cast<LoadInst>(DepInst)) {
1486       // If the types mismatch and we can't handle it, reject reuse of the load.
1487       if (LD->getType() != LI->getType()) {
1488         // If the stored value is larger or equal to the loaded value, we can
1489         // reuse it.
1490         if (!CanCoerceMustAliasedValueToLoad(LD, LI->getType(), DL)) {
1491           UnavailableBlocks.push_back(DepBB);
1492           continue;
1493         }
1494       }
1495       ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::getLoad(DepBB, LD));
1496       continue;
1497     }
1498
1499     UnavailableBlocks.push_back(DepBB);
1500   }
1501 }
1502
1503 bool GVN::PerformLoadPRE(LoadInst *LI, AvailValInBlkVect &ValuesPerBlock, 
1504                          UnavailBlkVect &UnavailableBlocks) {
1505   // Okay, we have *some* definitions of the value.  This means that the value
1506   // is available in some of our (transitive) predecessors.  Lets think about
1507   // doing PRE of this load.  This will involve inserting a new load into the
1508   // predecessor when it's not available.  We could do this in general, but
1509   // prefer to not increase code size.  As such, we only do this when we know
1510   // that we only have to insert *one* load (which means we're basically moving
1511   // the load, not inserting a new one).
1512
1513   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> Blockers;
1514   for (unsigned i = 0, e = UnavailableBlocks.size(); i != e; ++i)
1515     Blockers.insert(UnavailableBlocks[i]);
1516
1517   // Let's find the first basic block with more than one predecessor.  Walk
1518   // backwards through predecessors if needed.
1519   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
1520   BasicBlock *TmpBB = LoadBB;
1521
1522   while (TmpBB->getSinglePredecessor()) {
1523     TmpBB = TmpBB->getSinglePredecessor();
1524     if (TmpBB == LoadBB) // Infinite (unreachable) loop.
1525       return false;
1526     if (Blockers.count(TmpBB))
1527       return false;
1528
1529     // If any of these blocks has more than one successor (i.e. if the edge we
1530     // just traversed was critical), then there are other paths through this
1531     // block along which the load may not be anticipated.  Hoisting the load
1532     // above this block would be adding the load to execution paths along
1533     // which it was not previously executed.
1534     if (TmpBB->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
1535       return false;
1536   }
1537
1538   assert(TmpBB);
1539   LoadBB = TmpBB;
1540
1541   // Check to see how many predecessors have the loaded value fully
1542   // available.
1543   MapVector<BasicBlock *, Value *> PredLoads;
1544   DenseMap<BasicBlock*, char> FullyAvailableBlocks;
1545   for (unsigned i = 0, e = ValuesPerBlock.size(); i != e; ++i)
1546     FullyAvailableBlocks[ValuesPerBlock[i].BB] = true;
1547   for (unsigned i = 0, e = UnavailableBlocks.size(); i != e; ++i)
1548     FullyAvailableBlocks[UnavailableBlocks[i]] = false;
1549
1550   SmallVector<BasicBlock *, 4> CriticalEdgePred;
1551   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB);
1552        PI != E; ++PI) {
1553     BasicBlock *Pred = *PI;
1554     if (IsValueFullyAvailableInBlock(Pred, FullyAvailableBlocks, 0)) {
1555       continue;
1556     }
1557
1558     if (Pred->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1) {
1559       if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator())) {
1560         DEBUG(dbgs() << "COULD NOT PRE LOAD BECAUSE OF INDBR CRITICAL EDGE '"
1561               << Pred->getName() << "': " << *LI << '\n');
1562         return false;
1563       }
1564
1565       if (LoadBB->isEHPad()) {
1566         DEBUG(dbgs()
1567               << "COULD NOT PRE LOAD BECAUSE OF AN EH PAD CRITICAL EDGE '"
1568               << Pred->getName() << "': " << *LI << '\n');
1569         return false;
1570       }
1571
1572       CriticalEdgePred.push_back(Pred);
1573     } else {
1574       // Only add the predecessors that will not be split for now.
1575       PredLoads[Pred] = nullptr;
1576     }
1577   }
1578
1579   // Decide whether PRE is profitable for this load.
1580   unsigned NumUnavailablePreds = PredLoads.size() + CriticalEdgePred.size();
1581   assert(NumUnavailablePreds != 0 &&
1582          "Fully available value should already be eliminated!");
1583
1584   // If this load is unavailable in multiple predecessors, reject it.
1585   // FIXME: If we could restructure the CFG, we could make a common pred with
1586   // all the preds that don't have an available LI and insert a new load into
1587   // that one block.
1588   if (NumUnavailablePreds != 1)
1589       return false;
1590
1591   // Split critical edges, and update the unavailable predecessors accordingly.
1592   for (BasicBlock *OrigPred : CriticalEdgePred) {
1593     BasicBlock *NewPred = splitCriticalEdges(OrigPred, LoadBB);
1594     assert(!PredLoads.count(OrigPred) && "Split edges shouldn't be in map!");
1595     PredLoads[NewPred] = nullptr;
1596     DEBUG(dbgs() << "Split critical edge " << OrigPred->getName() << "->"
1597                  << LoadBB->getName() << '\n');
1598   }
1599
1600   // Check if the load can safely be moved to all the unavailable predecessors.
1601   bool CanDoPRE = true;
1602   const DataLayout &DL = LI->getModule()->getDataLayout();
1603   SmallVector<Instruction*, 8> NewInsts;
1604   for (auto &PredLoad : PredLoads) {
1605     BasicBlock *UnavailablePred = PredLoad.first;
1606
1607     // Do PHI translation to get its value in the predecessor if necessary.  The
1608     // returned pointer (if non-null) is guaranteed to dominate UnavailablePred.
1609
1610     // If all preds have a single successor, then we know it is safe to insert
1611     // the load on the pred (?!?), so we can insert code to materialize the
1612     // pointer if it is not available.
1613     PHITransAddr Address(LI->getPointerOperand(), DL, AC);
1614     Value *LoadPtr = nullptr;
1615     LoadPtr = Address.PHITranslateWithInsertion(LoadBB, UnavailablePred,
1616                                                 *DT, NewInsts);
1617
1618     // If we couldn't find or insert a computation of this phi translated value,
1619     // we fail PRE.
1620     if (!LoadPtr) {
1621       DEBUG(dbgs() << "COULDN'T INSERT PHI TRANSLATED VALUE OF: "
1622             << *LI->getPointerOperand() << "\n");
1623       CanDoPRE = false;
1624       break;
1625     }
1626
1627     PredLoad.second = LoadPtr;
1628   }
1629
1630   if (!CanDoPRE) {
1631     while (!NewInsts.empty()) {
1632       Instruction *I = NewInsts.pop_back_val();
1633       if (MD) MD->removeInstruction(I);
1634       I->eraseFromParent();
1635     }
1636     // HINT: Don't revert the edge-splitting as following transformation may
1637     // also need to split these critical edges.
1638     return !CriticalEdgePred.empty();
1639   }
1640
1641   // Okay, we can eliminate this load by inserting a reload in the predecessor
1642   // and using PHI construction to get the value in the other predecessors, do
1643   // it.
1644   DEBUG(dbgs() << "GVN REMOVING PRE LOAD: " << *LI << '\n');
1645   DEBUG(if (!NewInsts.empty())
1646           dbgs() << "INSERTED " << NewInsts.size() << " INSTS: "
1647                  << *NewInsts.back() << '\n');
1648
1649   // Assign value numbers to the new instructions.
1650   for (unsigned i = 0, e = NewInsts.size(); i != e; ++i) {
1651     // FIXME: We really _ought_ to insert these value numbers into their
1652     // parent's availability map.  However, in doing so, we risk getting into
1653     // ordering issues.  If a block hasn't been processed yet, we would be
1654     // marking a value as AVAIL-IN, which isn't what we intend.
1655     VN.lookup_or_add(NewInsts[i]);
1656   }
1657
1658   for (const auto &PredLoad : PredLoads) {
1659     BasicBlock *UnavailablePred = PredLoad.first;
1660     Value *LoadPtr = PredLoad.second;
1661
1662     Instruction *NewLoad = new LoadInst(LoadPtr, LI->getName()+".pre", false,
1663                                         LI->getAlignment(),
1664                                         UnavailablePred->getTerminator());
1665
1666     // Transfer the old load's AA tags to the new load.
1667     AAMDNodes Tags;
1668     LI->getAAMetadata(Tags);
1669     if (Tags)
1670       NewLoad->setAAMetadata(Tags);
1671
1672     if (auto *MD = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load))
1673       NewLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load, MD);
1674     if (auto *InvGroupMD = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
1675       NewLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, InvGroupMD);
1676
1677     // Transfer DebugLoc.
1678     NewLoad->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1679
1680     // Add the newly created load.
1681     ValuesPerBlock.push_back(AvailableValueInBlock::get(UnavailablePred,
1682                                                         NewLoad));
1683     MD->invalidateCachedPointerInfo(LoadPtr);
1684     DEBUG(dbgs() << "GVN INSERTED " << *NewLoad << '\n');
1685   }
1686
1687   // Perform PHI construction.
1688   Value *V = ConstructSSAForLoadSet(LI, ValuesPerBlock, *this);
1689   LI->replaceAllUsesWith(V);
1690   if (isa<PHINode>(V))
1691     V->takeName(LI);
1692   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1693     I->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1694   if (V->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
1695     MD->invalidateCachedPointerInfo(V);
1696   markInstructionForDeletion(LI);
1697   ++NumPRELoad;
1698   return true;
1699 }
1700
1701 /// Attempt to eliminate a load whose dependencies are
1702 /// non-local by performing PHI construction.
1703 bool GVN::processNonLocalLoad(LoadInst *LI) {
1704   // non-local speculations are not allowed under asan.
1705   if (LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeAddress))
1706     return false;
1707
1708   // Step 1: Find the non-local dependencies of the load.
1709   LoadDepVect Deps;
1710   MD->getNonLocalPointerDependency(LI, Deps);
1711
1712   // If we had to process more than one hundred blocks to find the
1713   // dependencies, this load isn't worth worrying about.  Optimizing
1714   // it will be too expensive.
1715   unsigned NumDeps = Deps.size();
1716   if (NumDeps > 100)
1717     return false;
1718
1719   // If we had a phi translation failure, we'll have a single entry which is a
1720   // clobber in the current block.  Reject this early.
1721   if (NumDeps == 1 &&
1722       !Deps[0].getResult().isDef() && !Deps[0].getResult().isClobber()) {
1723     DEBUG(
1724       dbgs() << "GVN: non-local load ";
1725       LI->printAsOperand(dbgs());
1726       dbgs() << " has unknown dependencies\n";
1727     );
1728     return false;
1729   }
1730
1731   // If this load follows a GEP, see if we can PRE the indices before analyzing.
1732   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0))) {
1733     for (GetElementPtrInst::op_iterator OI = GEP->idx_begin(),
1734                                         OE = GEP->idx_end();
1735          OI != OE; ++OI)
1736       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OI->get()))
1737         performScalarPRE(I);
1738   }
1739
1740   // Step 2: Analyze the availability of the load
1741   AvailValInBlkVect ValuesPerBlock;
1742   UnavailBlkVect UnavailableBlocks;
1743   AnalyzeLoadAvailability(LI, Deps, ValuesPerBlock, UnavailableBlocks);
1744
1745   // If we have no predecessors that produce a known value for this load, exit
1746   // early.
1747   if (ValuesPerBlock.empty())
1748     return false;
1749
1750   // Step 3: Eliminate fully redundancy.
1751   //
1752   // If all of the instructions we depend on produce a known value for this
1753   // load, then it is fully redundant and we can use PHI insertion to compute
1754   // its value.  Insert PHIs and remove the fully redundant value now.
1755   if (UnavailableBlocks.empty()) {
1756     DEBUG(dbgs() << "GVN REMOVING NONLOCAL LOAD: " << *LI << '\n');
1757
1758     // Perform PHI construction.
1759     Value *V = ConstructSSAForLoadSet(LI, ValuesPerBlock, *this);
1760     LI->replaceAllUsesWith(V);
1761
1762     if (isa<PHINode>(V))
1763       V->takeName(LI);
1764     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1765       if (LI->getDebugLoc())
1766         I->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1767     if (V->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
1768       MD->invalidateCachedPointerInfo(V);
1769     markInstructionForDeletion(LI);
1770     ++NumGVNLoad;
1771     return true;
1772   }
1773
1774   // Step 4: Eliminate partial redundancy.
1775   if (!EnablePRE || !EnableLoadPRE)
1776     return false;
1777
1778   return PerformLoadPRE(LI, ValuesPerBlock, UnavailableBlocks);
1779 }
1780
1781 bool GVN::processAssumeIntrinsic(IntrinsicInst *IntrinsicI) {
1782   assert(IntrinsicI->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
1783          "This function can only be called with llvm.assume intrinsic");
1784   Value *V = IntrinsicI->getArgOperand(0);
1785
1786   if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1787     if (Cond->isZero()) {
1788       Type *Int8Ty = Type::getInt8Ty(V->getContext());
1789       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
1790       // this code is not reachable.  FIXME: We could insert unreachable
1791       // instruction directly because we can modify the CFG.
1792       new StoreInst(UndefValue::get(Int8Ty),
1793                     Constant::getNullValue(Int8Ty->getPointerTo()),
1794                     IntrinsicI);
1795     }
1796     markInstructionForDeletion(IntrinsicI);
1797     return false;
1798   }
1799
1800   Constant *True = ConstantInt::getTrue(V->getContext());
1801   bool Changed = false;
1802
1803   for (BasicBlock *Successor : successors(IntrinsicI->getParent())) {
1804     BasicBlockEdge Edge(IntrinsicI->getParent(), Successor);
1805
1806     // This property is only true in dominated successors, propagateEquality
1807     // will check dominance for us.
1808     Changed |= propagateEquality(V, True, Edge, false);
1809   }
1810
1811   // We can replace assume value with true, which covers cases like this:
1812   // call void @llvm.assume(i1 %cmp)
1813   // br i1 %cmp, label %bb1, label %bb2 ; will change %cmp to true
1814   ReplaceWithConstMap[V] = True;
1815
1816   // If one of *cmp *eq operand is const, adding it to map will cover this:
1817   // %cmp = fcmp oeq float 3.000000e+00, %0 ; const on lhs could happen
1818   // call void @llvm.assume(i1 %cmp)
1819   // ret float %0 ; will change it to ret float 3.000000e+00
1820   if (auto *CmpI = dyn_cast<CmpInst>(V)) {
1821     if (CmpI->getPredicate() == CmpInst::Predicate::ICMP_EQ ||
1822         CmpI->getPredicate() == CmpInst::Predicate::FCMP_OEQ ||
1823         (CmpI->getPredicate() == CmpInst::Predicate::FCMP_UEQ &&
1824          CmpI->getFastMathFlags().noNaNs())) {
1825       Value *CmpLHS = CmpI->getOperand(0);
1826       Value *CmpRHS = CmpI->getOperand(1);
1827       if (isa<Constant>(CmpLHS))
1828         std::swap(CmpLHS, CmpRHS);
1829       auto *RHSConst = dyn_cast<Constant>(CmpRHS);
1830
1831       // If only one operand is constant.
1832       if (RHSConst != nullptr && !isa<Constant>(CmpLHS))
1833         ReplaceWithConstMap[CmpLHS] = RHSConst;
1834     }
1835   }
1836   return Changed;
1837 }
1838
1839 static void patchReplacementInstruction(Instruction *I, Value *Repl) {
1840   // Patch the replacement so that it is not more restrictive than the value
1841   // being replaced.
1842   BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
1843   BinaryOperator *ReplOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Repl);
1844   if (Op && ReplOp)
1845     ReplOp->andIRFlags(Op);
1846
1847   if (Instruction *ReplInst = dyn_cast<Instruction>(Repl)) {
1848     // FIXME: If both the original and replacement value are part of the
1849     // same control-flow region (meaning that the execution of one
1850     // guarantees the execution of the other), then we can combine the
1851     // noalias scopes here and do better than the general conservative
1852     // answer used in combineMetadata().
1853
1854     // In general, GVN unifies expressions over different control-flow
1855     // regions, and so we need a conservative combination of the noalias
1856     // scopes.
1857     static const unsigned KnownIDs[] = {
1858         LLVMContext::MD_tbaa,           LLVMContext::MD_alias_scope,
1859         LLVMContext::MD_noalias,        LLVMContext::MD_range,
1860         LLVMContext::MD_fpmath,         LLVMContext::MD_invariant_load,
1861         LLVMContext::MD_invariant_group};
1862     combineMetadata(ReplInst, I, KnownIDs);
1863   }
1864 }
1865
1866 static void patchAndReplaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *Repl) {
1867   patchReplacementInstruction(I, Repl);
1868   I->replaceAllUsesWith(Repl);
1869 }
1870
1871 /// Attempt to eliminate a load, first by eliminating it
1872 /// locally, and then attempting non-local elimination if that fails.
1873 bool GVN::processLoad(LoadInst *L) {
1874   if (!MD)
1875     return false;
1876
1877   if (!L->isSimple())
1878     return false;
1879
1880   if (L->use_empty()) {
1881     markInstructionForDeletion(L);
1882     return true;
1883   }
1884
1885   // ... to a pointer that has been loaded from before...
1886   MemDepResult Dep = MD->getDependency(L);
1887   const DataLayout &DL = L->getModule()->getDataLayout();
1888
1889   // If we have a clobber and target data is around, see if this is a clobber
1890   // that we can fix up through code synthesis.
1891   if (Dep.isClobber()) {
1892     // Check to see if we have something like this:
1893     //   store i32 123, i32* %P
1894     //   %A = bitcast i32* %P to i8*
1895     //   %B = gep i8* %A, i32 1
1896     //   %C = load i8* %B
1897     //
1898     // We could do that by recognizing if the clobber instructions are obviously
1899     // a common base + constant offset, and if the previous store (or memset)
1900     // completely covers this load.  This sort of thing can happen in bitfield
1901     // access code.
1902     Value *AvailVal = nullptr;
1903     if (StoreInst *DepSI = dyn_cast<StoreInst>(Dep.getInst())) {
1904       int Offset = AnalyzeLoadFromClobberingStore(
1905           L->getType(), L->getPointerOperand(), DepSI);
1906       if (Offset != -1)
1907         AvailVal = GetStoreValueForLoad(DepSI->getValueOperand(), Offset,
1908                                         L->getType(), L, DL);
1909     }
1910
1911     // Check to see if we have something like this:
1912     //    load i32* P
1913     //    load i8* (P+1)
1914     // if we have this, replace the later with an extraction from the former.
1915     if (LoadInst *DepLI = dyn_cast<LoadInst>(Dep.getInst())) {
1916       // If this is a clobber and L is the first instruction in its block, then
1917       // we have the first instruction in the entry block.
1918       if (DepLI == L)
1919         return false;
1920
1921       int Offset = AnalyzeLoadFromClobberingLoad(
1922           L->getType(), L->getPointerOperand(), DepLI, DL);
1923       if (Offset != -1)
1924         AvailVal = GetLoadValueForLoad(DepLI, Offset, L->getType(), L, *this);
1925     }
1926
1927     // If the clobbering value is a memset/memcpy/memmove, see if we can forward
1928     // a value on from it.
1929     if (MemIntrinsic *DepMI = dyn_cast<MemIntrinsic>(Dep.getInst())) {
1930       int Offset = AnalyzeLoadFromClobberingMemInst(
1931           L->getType(), L->getPointerOperand(), DepMI, DL);
1932       if (Offset != -1)
1933         AvailVal = GetMemInstValueForLoad(DepMI, Offset, L->getType(), L, DL);
1934     }
1935
1936     if (AvailVal) {
1937       DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED INST:\n" << *Dep.getInst() << '\n'
1938             << *AvailVal << '\n' << *L << "\n\n\n");
1939
1940       // Replace the load!
1941       L->replaceAllUsesWith(AvailVal);
1942       if (AvailVal->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
1943         MD->invalidateCachedPointerInfo(AvailVal);
1944       markInstructionForDeletion(L);
1945       ++NumGVNLoad;
1946       return true;
1947     }
1948
1949     // If the value isn't available, don't do anything!
1950     DEBUG(
1951       // fast print dep, using operator<< on instruction is too slow.
1952       dbgs() << "GVN: load ";
1953       L->printAsOperand(dbgs());
1954       Instruction *I = Dep.getInst();
1955       dbgs() << " is clobbered by " << *I << '\n';
1956     );
1957     return false;
1958   }
1959
1960   // If it is defined in another block, try harder.
1961   if (Dep.isNonLocal())
1962     return processNonLocalLoad(L);
1963
1964   if (!Dep.isDef()) {
1965     DEBUG(
1966       // fast print dep, using operator<< on instruction is too slow.
1967       dbgs() << "GVN: load ";
1968       L->printAsOperand(dbgs());
1969       dbgs() << " has unknown dependence\n";
1970     );
1971     return false;
1972   }
1973
1974   Instruction *DepInst = Dep.getInst();
1975   if (StoreInst *DepSI = dyn_cast<StoreInst>(DepInst)) {
1976     Value *StoredVal = DepSI->getValueOperand();
1977
1978     // The store and load are to a must-aliased pointer, but they may not
1979     // actually have the same type.  See if we know how to reuse the stored
1980     // value (depending on its type).
1981     if (StoredVal->getType() != L->getType()) {
1982       IRBuilder<> Builder(L);
1983       StoredVal =
1984           CoerceAvailableValueToLoadType(StoredVal, L->getType(), Builder, DL);
1985       if (!StoredVal)
1986         return false;
1987
1988       DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED STORE:\n" << *DepSI << '\n' << *StoredVal
1989                    << '\n' << *L << "\n\n\n");
1990     }
1991
1992     // Remove it!
1993     L->replaceAllUsesWith(StoredVal);
1994     if (StoredVal->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
1995       MD->invalidateCachedPointerInfo(StoredVal);
1996     markInstructionForDeletion(L);
1997     ++NumGVNLoad;
1998     return true;
1999   }
2000
2001   if (LoadInst *DepLI = dyn_cast<LoadInst>(DepInst)) {
2002     Value *AvailableVal = DepLI;
2003
2004     // The loads are of a must-aliased pointer, but they may not actually have
2005     // the same type.  See if we know how to reuse the previously loaded value
2006     // (depending on its type).
2007     if (DepLI->getType() != L->getType()) {
2008       IRBuilder<> Builder(L);
2009       AvailableVal =
2010           CoerceAvailableValueToLoadType(DepLI, L->getType(), Builder, DL);
2011       if (!AvailableVal)
2012         return false;
2013
2014       DEBUG(dbgs() << "GVN COERCED LOAD:\n" << *DepLI << "\n" << *AvailableVal
2015                    << "\n" << *L << "\n\n\n");
2016     }
2017
2018     // Remove it!
2019     patchAndReplaceAllUsesWith(L, AvailableVal);
2020     if (DepLI->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
2021       MD->invalidateCachedPointerInfo(DepLI);
2022     markInstructionForDeletion(L);
2023     ++NumGVNLoad;
2024     return true;
2025   }
2026
2027   // If this load really doesn't depend on anything, then we must be loading an
2028   // undef value.  This can happen when loading for a fresh allocation with no
2029   // intervening stores, for example.
2030   if (isa<AllocaInst>(DepInst) || isMallocLikeFn(DepInst, TLI)) {
2031     L->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(L->getType()));
2032     markInstructionForDeletion(L);
2033     ++NumGVNLoad;
2034     return true;
2035   }
2036
2037   // If this load occurs either right after a lifetime begin,
2038   // then the loaded value is undefined.
2039   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(DepInst)) {
2040     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
2041       L->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(L->getType()));
2042       markInstructionForDeletion(L);
2043       ++NumGVNLoad;
2044       return true;
2045     }
2046   }
2047
2048   // If this load follows a calloc (which zero initializes memory),
2049   // then the loaded value is zero
2050   if (isCallocLikeFn(DepInst, TLI)) {
2051     L->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(L->getType()));
2052     markInstructionForDeletion(L);
2053     ++NumGVNLoad;
2054     return true;
2055   }
2056
2057   return false;
2058 }
2059
2060 // In order to find a leader for a given value number at a
2061 // specific basic block, we first obtain the list of all Values for that number,
2062 // and then scan the list to find one whose block dominates the block in
2063 // question.  This is fast because dominator tree queries consist of only
2064 // a few comparisons of DFS numbers.
2065 Value *GVN::findLeader(const BasicBlock *BB, uint32_t num) {
2066   LeaderTableEntry Vals = LeaderTable[num];
2067   if (!Vals.Val) return nullptr;
2068
2069   Value *Val = nullptr;
2070   if (DT->dominates(Vals.BB, BB)) {
2071     Val = Vals.Val;
2072     if (isa<Constant>(Val)) return Val;
2073   }
2074
2075   LeaderTableEntry* Next = Vals.Next;
2076   while (Next) {
2077     if (DT->dominates(Next->BB, BB)) {
2078       if (isa<Constant>(Next->Val)) return Next->Val;
2079       if (!Val) Val = Next->Val;
2080     }
2081
2082     Next = Next->Next;
2083   }
2084
2085   return Val;
2086 }
2087
2088 /// There is an edge from 'Src' to 'Dst'.  Return
2089 /// true if every path from the entry block to 'Dst' passes via this edge.  In
2090 /// particular 'Dst' must not be reachable via another edge from 'Src'.
2091 static bool isOnlyReachableViaThisEdge(const BasicBlockEdge &E,
2092                                        DominatorTree *DT) {
2093   // While in theory it is interesting to consider the case in which Dst has
2094   // more than one predecessor, because Dst might be part of a loop which is
2095   // only reachable from Src, in practice it is pointless since at the time
2096   // GVN runs all such loops have preheaders, which means that Dst will have
2097   // been changed to have only one predecessor, namely Src.
2098   const BasicBlock *Pred = E.getEnd()->getSinglePredecessor();
2099   const BasicBlock *Src = E.getStart();
2100   assert((!Pred || Pred == Src) && "No edge between these basic blocks!");
2101   (void)Src;
2102   return Pred != nullptr;
2103 }
2104
2105 // Tries to replace instruction with const, using information from
2106 // ReplaceWithConstMap.
2107 bool GVN::replaceOperandsWithConsts(Instruction *Instr) const {
2108   bool Changed = false;
2109   for (unsigned OpNum = 0; OpNum < Instr->getNumOperands(); ++OpNum) {
2110     Value *Operand = Instr->getOperand(OpNum);
2111     auto it = ReplaceWithConstMap.find(Operand);
2112     if (it != ReplaceWithConstMap.end()) {
2113       assert(!isa<Constant>(Operand) &&
2114              "Replacing constants with constants is invalid");
2115       DEBUG(dbgs() << "GVN replacing: " << *Operand << " with " << *it->second
2116                    << " in instruction " << *Instr << '\n');
2117       Instr->setOperand(OpNum, it->second);
2118       Changed = true;
2119     }
2120   }
2121   return Changed;
2122 }
2123
2124 /// The given values are known to be equal in every block
2125 /// dominated by 'Root'.  Exploit this, for example by replacing 'LHS' with
2126 /// 'RHS' everywhere in the scope.  Returns whether a change was made.
2127 /// If DominatesByEdge is false, then it means that it is dominated by Root.End.
2128 bool GVN::propagateEquality(Value *LHS, Value *RHS, const BasicBlockEdge &Root,
2129                             bool DominatesByEdge) {
2130   SmallVector<std::pair<Value*, Value*>, 4> Worklist;
2131   Worklist.push_back(std::make_pair(LHS, RHS));
2132   bool Changed = false;
2133   // For speed, compute a conservative fast approximation to
2134   // DT->dominates(Root, Root.getEnd());
2135   bool RootDominatesEnd = isOnlyReachableViaThisEdge(Root, DT);
2136
2137   while (!Worklist.empty()) {
2138     std::pair<Value*, Value*> Item = Worklist.pop_back_val();
2139     LHS = Item.first; RHS = Item.second;
2140
2141     if (LHS == RHS)
2142       continue;
2143     assert(LHS->getType() == RHS->getType() && "Equality but unequal types!");
2144
2145     // Don't try to propagate equalities between constants.
2146     if (isa<Constant>(LHS) && isa<Constant>(RHS))
2147       continue;
2148
2149     // Prefer a constant on the right-hand side, or an Argument if no constants.
2150     if (isa<Constant>(LHS) || (isa<Argument>(LHS) && !isa<Constant>(RHS)))
2151       std::swap(LHS, RHS);
2152     assert((isa<Argument>(LHS) || isa<Instruction>(LHS)) && "Unexpected value!");
2153
2154     // If there is no obvious reason to prefer the left-hand side over the
2155     // right-hand side, ensure the longest lived term is on the right-hand side,
2156     // so the shortest lived term will be replaced by the longest lived.
2157     // This tends to expose more simplifications.
2158     uint32_t LVN = VN.lookup_or_add(LHS);
2159     if ((isa<Argument>(LHS) && isa<Argument>(RHS)) ||
2160         (isa<Instruction>(LHS) && isa<Instruction>(RHS))) {
2161       // Move the 'oldest' value to the right-hand side, using the value number
2162       // as a proxy for age.
2163       uint32_t RVN = VN.lookup_or_add(RHS);
2164       if (LVN < RVN) {
2165         std::swap(LHS, RHS);
2166         LVN = RVN;
2167       }
2168     }
2169
2170     // If value numbering later sees that an instruction in the scope is equal
2171     // to 'LHS' then ensure it will be turned into 'RHS'.  In order to preserve
2172     // the invariant that instructions only occur in the leader table for their
2173     // own value number (this is used by removeFromLeaderTable), do not do this
2174     // if RHS is an instruction (if an instruction in the scope is morphed into
2175     // LHS then it will be turned into RHS by the next GVN iteration anyway, so
2176     // using the leader table is about compiling faster, not optimizing better).
2177     // The leader table only tracks basic blocks, not edges. Only add to if we
2178     // have the simple case where the edge dominates the end.
2179     if (RootDominatesEnd && !isa<Instruction>(RHS))
2180       addToLeaderTable(LVN, RHS, Root.getEnd());
2181
2182     // Replace all occurrences of 'LHS' with 'RHS' everywhere in the scope.  As
2183     // LHS always has at least one use that is not dominated by Root, this will
2184     // never do anything if LHS has only one use.
2185     if (!LHS->hasOneUse()) {
2186       unsigned NumReplacements =
2187           DominatesByEdge
2188               ? replaceDominatedUsesWith(LHS, RHS, *DT, Root)
2189               : replaceDominatedUsesWith(LHS, RHS, *DT, Root.getEnd());
2190
2191       Changed |= NumReplacements > 0;
2192       NumGVNEqProp += NumReplacements;
2193     }
2194
2195     // Now try to deduce additional equalities from this one. For example, if
2196     // the known equality was "(A != B)" == "false" then it follows that A and B
2197     // are equal in the scope. Only boolean equalities with an explicit true or
2198     // false RHS are currently supported.
2199     if (!RHS->getType()->isIntegerTy(1))
2200       // Not a boolean equality - bail out.
2201       continue;
2202     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS);
2203     if (!CI)
2204       // RHS neither 'true' nor 'false' - bail out.
2205       continue;
2206     // Whether RHS equals 'true'.  Otherwise it equals 'false'.
2207     bool isKnownTrue = CI->isAllOnesValue();
2208     bool isKnownFalse = !isKnownTrue;
2209
2210     // If "A && B" is known true then both A and B are known true.  If "A || B"
2211     // is known false then both A and B are known false.
2212     Value *A, *B;
2213     if ((isKnownTrue && match(LHS, m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) ||
2214         (isKnownFalse && match(LHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2215       Worklist.push_back(std::make_pair(A, RHS));
2216       Worklist.push_back(std::make_pair(B, RHS));
2217       continue;
2218     }
2219
2220     // If we are propagating an equality like "(A == B)" == "true" then also
2221     // propagate the equality A == B.  When propagating a comparison such as
2222     // "(A >= B)" == "true", replace all instances of "A < B" with "false".
2223     if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(LHS)) {
2224       Value *Op0 = Cmp->getOperand(0), *Op1 = Cmp->getOperand(1);
2225
2226       // If "A == B" is known true, or "A != B" is known false, then replace
2227       // A with B everywhere in the scope.
2228       if ((isKnownTrue && Cmp->getPredicate() == CmpInst::ICMP_EQ) ||
2229           (isKnownFalse && Cmp->getPredicate() == CmpInst::ICMP_NE))
2230         Worklist.push_back(std::make_pair(Op0, Op1));
2231
2232       // Handle the floating point versions of equality comparisons too.
2233       if ((isKnownTrue && Cmp->getPredicate() == CmpInst::FCMP_OEQ) ||
2234           (isKnownFalse && Cmp->getPredicate() == CmpInst::FCMP_UNE)) {
2235
2236         // Floating point -0.0 and 0.0 compare equal, so we can only
2237         // propagate values if we know that we have a constant and that
2238         // its value is non-zero.
2239         
2240         // FIXME: We should do this optimization if 'no signed zeros' is
2241         // applicable via an instruction-level fast-math-flag or some other
2242         // indicator that relaxed FP semantics are being used.
2243
2244         if (isa<ConstantFP>(Op1) && !cast<ConstantFP>(Op1)->isZero())
2245           Worklist.push_back(std::make_pair(Op0, Op1));
2246       }
2247  
2248       // If "A >= B" is known true, replace "A < B" with false everywhere.
2249       CmpInst::Predicate NotPred = Cmp->getInversePredicate();
2250       Constant *NotVal = ConstantInt::get(Cmp->getType(), isKnownFalse);
2251       // Since we don't have the instruction "A < B" immediately to hand, work
2252       // out the value number that it would have and use that to find an
2253       // appropriate instruction (if any).
2254       uint32_t NextNum = VN.getNextUnusedValueNumber();
2255       uint32_t Num = VN.lookup_or_add_cmp(Cmp->getOpcode(), NotPred, Op0, Op1);
2256       // If the number we were assigned was brand new then there is no point in
2257       // looking for an instruction realizing it: there cannot be one!
2258       if (Num < NextNum) {
2259         Value *NotCmp = findLeader(Root.getEnd(), Num);
2260         if (NotCmp && isa<Instruction>(NotCmp)) {
2261           unsigned NumReplacements =
2262               DominatesByEdge
2263                   ? replaceDominatedUsesWith(NotCmp, NotVal, *DT, Root)
2264                   : replaceDominatedUsesWith(NotCmp, NotVal, *DT,
2265                                              Root.getEnd());
2266           Changed |= NumReplacements > 0;
2267           NumGVNEqProp += NumReplacements;
2268         }
2269       }
2270       // Ensure that any instruction in scope that gets the "A < B" value number
2271       // is replaced with false.
2272       // The leader table only tracks basic blocks, not edges. Only add to if we
2273       // have the simple case where the edge dominates the end.
2274       if (RootDominatesEnd)
2275         addToLeaderTable(Num, NotVal, Root.getEnd());
2276
2277       continue;
2278     }
2279   }
2280
2281   return Changed;
2282 }
2283
2284 /// When calculating availability, handle an instruction
2285 /// by inserting it into the appropriate sets
2286 bool GVN::processInstruction(Instruction *I) {
2287   // Ignore dbg info intrinsics.
2288   if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2289     return false;
2290
2291   // If the instruction can be easily simplified then do so now in preference
2292   // to value numbering it.  Value numbering often exposes redundancies, for
2293   // example if it determines that %y is equal to %x then the instruction
2294   // "%z = and i32 %x, %y" becomes "%z = and i32 %x, %x" which we now simplify.
2295   const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
2296   if (Value *V = SimplifyInstruction(I, DL, TLI, DT, AC)) {
2297     I->replaceAllUsesWith(V);
2298     if (MD && V->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
2299       MD->invalidateCachedPointerInfo(V);
2300     markInstructionForDeletion(I);
2301     ++NumGVNSimpl;
2302     return true;
2303   }
2304
2305   if (IntrinsicInst *IntrinsicI = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2306     if (IntrinsicI->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume)
2307       return processAssumeIntrinsic(IntrinsicI);
2308
2309   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
2310     if (processLoad(LI))
2311       return true;
2312
2313     unsigned Num = VN.lookup_or_add(LI);
2314     addToLeaderTable(Num, LI, LI->getParent());
2315     return false;
2316   }
2317
2318   // For conditional branches, we can perform simple conditional propagation on
2319   // the condition value itself.
2320   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
2321     if (!BI->isConditional())
2322       return false;
2323
2324     if (isa<Constant>(BI->getCondition()))
2325       return processFoldableCondBr(BI);
2326
2327     Value *BranchCond = BI->getCondition();
2328     BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
2329     BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
2330     // Avoid multiple edges early.
2331     if (TrueSucc == FalseSucc)
2332       return false;
2333
2334     BasicBlock *Parent = BI->getParent();
2335     bool Changed = false;
2336
2337     Value *TrueVal = ConstantInt::getTrue(TrueSucc->getContext());
2338     BasicBlockEdge TrueE(Parent, TrueSucc);
2339     Changed |= propagateEquality(BranchCond, TrueVal, TrueE, true);
2340
2341     Value *FalseVal = ConstantInt::getFalse(FalseSucc->getContext());
2342     BasicBlockEdge FalseE(Parent, FalseSucc);
2343     Changed |= propagateEquality(BranchCond, FalseVal, FalseE, true);
2344
2345     return Changed;
2346   }
2347
2348   // For switches, propagate the case values into the case destinations.
2349   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(I)) {
2350     Value *SwitchCond = SI->getCondition();
2351     BasicBlock *Parent = SI->getParent();
2352     bool Changed = false;
2353
2354     // Remember how many outgoing edges there are to every successor.
2355     SmallDenseMap<BasicBlock *, unsigned, 16> SwitchEdges;
2356     for (unsigned i = 0, n = SI->getNumSuccessors(); i != n; ++i)
2357       ++SwitchEdges[SI->getSuccessor(i)];
2358
2359     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2360          i != e; ++i) {
2361       BasicBlock *Dst = i.getCaseSuccessor();
2362       // If there is only a single edge, propagate the case value into it.
2363       if (SwitchEdges.lookup(Dst) == 1) {
2364         BasicBlockEdge E(Parent, Dst);
2365         Changed |= propagateEquality(SwitchCond, i.getCaseValue(), E, true);
2366       }
2367     }
2368     return Changed;
2369   }
2370
2371   // Instructions with void type don't return a value, so there's
2372   // no point in trying to find redundancies in them.
2373   if (I->getType()->isVoidTy())
2374     return false;
2375
2376   uint32_t NextNum = VN.getNextUnusedValueNumber();
2377   unsigned Num = VN.lookup_or_add(I);
2378
2379   // Allocations are always uniquely numbered, so we can save time and memory
2380   // by fast failing them.
2381   if (isa<AllocaInst>(I) || isa<TerminatorInst>(I) || isa<PHINode>(I)) {
2382     addToLeaderTable(Num, I, I->getParent());
2383     return false;
2384   }
2385
2386   // If the number we were assigned was a brand new VN, then we don't
2387   // need to do a lookup to see if the number already exists
2388   // somewhere in the domtree: it can't!
2389   if (Num >= NextNum) {
2390     addToLeaderTable(Num, I, I->getParent());
2391     return false;
2392   }
2393
2394   // Perform fast-path value-number based elimination of values inherited from
2395   // dominators.
2396   Value *Repl = findLeader(I->getParent(), Num);
2397   if (!Repl) {
2398     // Failure, just remember this instance for future use.
2399     addToLeaderTable(Num, I, I->getParent());
2400     return false;
2401   } else if (Repl == I) {
2402     // If I was the result of a shortcut PRE, it might already be in the table
2403     // and the best replacement for itself. Nothing to do.
2404     return false;
2405   }
2406
2407   // Remove it!
2408   patchAndReplaceAllUsesWith(I, Repl);
2409   if (MD && Repl->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
2410     MD->invalidateCachedPointerInfo(Repl);
2411   markInstructionForDeletion(I);
2412   return true;
2413 }
2414
2415 /// runOnFunction - This is the main transformation entry point for a function.
2416 bool GVN::runOnFunction(Function& F) {
2417   if (skipOptnoneFunction(F))
2418     return false;
2419
2420   if (!NoLoads)
2421     MD = &getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
2422   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
2423   AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
2424   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
2425   VN.setAliasAnalysis(&getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults());
2426   VN.setMemDep(MD);
2427   VN.setDomTree(DT);
2428
2429   bool Changed = false;
2430   bool ShouldContinue = true;
2431
2432   // Merge unconditional branches, allowing PRE to catch more
2433   // optimization opportunities.
2434   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ) {
2435     BasicBlock *BB = &*FI++;
2436
2437     bool removedBlock =
2438         MergeBlockIntoPredecessor(BB, DT, /* LoopInfo */ nullptr, MD);
2439     if (removedBlock) ++NumGVNBlocks;
2440
2441     Changed |= removedBlock;
2442   }
2443
2444   unsigned Iteration = 0;
2445   while (ShouldContinue) {
2446     DEBUG(dbgs() << "GVN iteration: " << Iteration << "\n");
2447     ShouldContinue = iterateOnFunction(F);
2448     Changed |= ShouldContinue;
2449     ++Iteration;
2450   }
2451
2452   if (EnablePRE) {
2453     // Fabricate val-num for dead-code in order to suppress assertion in
2454     // performPRE().
2455     assignValNumForDeadCode();
2456     bool PREChanged = true;
2457     while (PREChanged) {
2458       PREChanged = performPRE(F);
2459       Changed |= PREChanged;
2460     }
2461   }
2462
2463   // FIXME: Should perform GVN again after PRE does something.  PRE can move
2464   // computations into blocks where they become fully redundant.  Note that
2465   // we can't do this until PRE's critical edge splitting updates memdep.
2466   // Actually, when this happens, we should just fully integrate PRE into GVN.
2467
2468   cleanupGlobalSets();
2469   // Do not cleanup DeadBlocks in cleanupGlobalSets() as it's called for each
2470   // iteration. 
2471   DeadBlocks.clear();
2472
2473   return Changed;
2474 }
2475
2476 bool GVN::processBlock(BasicBlock *BB) {
2477   // FIXME: Kill off InstrsToErase by doing erasing eagerly in a helper function
2478   // (and incrementing BI before processing an instruction).
2479   assert(InstrsToErase.empty() &&
2480          "We expect InstrsToErase to be empty across iterations");
2481   if (DeadBlocks.count(BB))
2482     return false;
2483
2484   // Clearing map before every BB because it can be used only for single BB.
2485   ReplaceWithConstMap.clear();
2486   bool ChangedFunction = false;
2487
2488   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end();
2489        BI != BE;) {
2490     if (!ReplaceWithConstMap.empty())
2491       ChangedFunction |= replaceOperandsWithConsts(&*BI);
2492     ChangedFunction |= processInstruction(&*BI);
2493
2494     if (InstrsToErase.empty()) {
2495       ++BI;
2496       continue;
2497     }
2498
2499     // If we need some instructions deleted, do it now.
2500     NumGVNInstr += InstrsToErase.size();
2501
2502     // Avoid iterator invalidation.
2503     bool AtStart = BI == BB->begin();
2504     if (!AtStart)
2505       --BI;
2506
2507     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::iterator I = InstrsToErase.begin(),
2508          E = InstrsToErase.end(); I != E; ++I) {
2509       DEBUG(dbgs() << "GVN removed: " << **I << '\n');
2510       if (MD) MD->removeInstruction(*I);
2511       DEBUG(verifyRemoved(*I));
2512       (*I)->eraseFromParent();
2513     }
2514     InstrsToErase.clear();
2515
2516     if (AtStart)
2517       BI = BB->begin();
2518     else
2519       ++BI;
2520   }
2521
2522   return ChangedFunction;
2523 }
2524
2525 // Instantiate an expression in a predecessor that lacked it.
2526 bool GVN::performScalarPREInsertion(Instruction *Instr, BasicBlock *Pred,
2527                                     unsigned int ValNo) {
2528   // Because we are going top-down through the block, all value numbers
2529   // will be available in the predecessor by the time we need them.  Any
2530   // that weren't originally present will have been instantiated earlier
2531   // in this loop.
2532   bool success = true;
2533   for (unsigned i = 0, e = Instr->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2534     Value *Op = Instr->getOperand(i);
2535     if (isa<Argument>(Op) || isa<Constant>(Op) || isa<GlobalValue>(Op))
2536       continue;
2537
2538     if (Value *V = findLeader(Pred, VN.lookup(Op))) {
2539       Instr->setOperand(i, V);
2540     } else {
2541       success = false;
2542       break;
2543     }
2544   }
2545
2546   // Fail out if we encounter an operand that is not available in
2547   // the PRE predecessor.  This is typically because of loads which
2548   // are not value numbered precisely.
2549   if (!success)
2550     return false;
2551
2552   Instr->insertBefore(Pred->getTerminator());
2553   Instr->setName(Instr->getName() + ".pre");
2554   Instr->setDebugLoc(Instr->getDebugLoc());
2555   VN.add(Instr, ValNo);
2556
2557   // Update the availability map to include the new instruction.
2558   addToLeaderTable(ValNo, Instr, Pred);
2559   return true;
2560 }
2561
2562 bool GVN::performScalarPRE(Instruction *CurInst) {
2563   SmallVector<std::pair<Value*, BasicBlock*>, 8> predMap;
2564
2565   if (isa<AllocaInst>(CurInst) || isa<TerminatorInst>(CurInst) ||
2566       isa<PHINode>(CurInst) || CurInst->getType()->isVoidTy() ||
2567       CurInst->mayReadFromMemory() || CurInst->mayHaveSideEffects() ||
2568       isa<DbgInfoIntrinsic>(CurInst))
2569     return false;
2570
2571   // Don't do PRE on compares. The PHI would prevent CodeGenPrepare from
2572   // sinking the compare again, and it would force the code generator to
2573   // move the i1 from processor flags or predicate registers into a general
2574   // purpose register.
2575   if (isa<CmpInst>(CurInst))
2576     return false;
2577
2578   // We don't currently value number ANY inline asm calls.
2579   if (CallInst *CallI = dyn_cast<CallInst>(CurInst))
2580     if (CallI->isInlineAsm())
2581       return false;
2582
2583   uint32_t ValNo = VN.lookup(CurInst);
2584
2585   // Look for the predecessors for PRE opportunities.  We're
2586   // only trying to solve the basic diamond case, where
2587   // a value is computed in the successor and one predecessor,
2588   // but not the other.  We also explicitly disallow cases
2589   // where the successor is its own predecessor, because they're
2590   // more complicated to get right.
2591   unsigned NumWith = 0;
2592   unsigned NumWithout = 0;
2593   BasicBlock *PREPred = nullptr;
2594   BasicBlock *CurrentBlock = CurInst->getParent();
2595   predMap.clear();
2596
2597   for (pred_iterator PI = pred_begin(CurrentBlock), PE = pred_end(CurrentBlock);
2598        PI != PE; ++PI) {
2599     BasicBlock *P = *PI;
2600     // We're not interested in PRE where the block is its
2601     // own predecessor, or in blocks with predecessors
2602     // that are not reachable.
2603     if (P == CurrentBlock) {
2604       NumWithout = 2;
2605       break;
2606     } else if (!DT->isReachableFromEntry(P)) {
2607       NumWithout = 2;
2608       break;
2609     }
2610
2611     Value *predV = findLeader(P, ValNo);
2612     if (!predV) {
2613       predMap.push_back(std::make_pair(static_cast<Value *>(nullptr), P));
2614       PREPred = P;
2615       ++NumWithout;
2616     } else if (predV == CurInst) {
2617       /* CurInst dominates this predecessor. */
2618       NumWithout = 2;
2619       break;
2620     } else {
2621       predMap.push_back(std::make_pair(predV, P));
2622       ++NumWith;
2623     }
2624   }
2625
2626   // Don't do PRE when it might increase code size, i.e. when
2627   // we would need to insert instructions in more than one pred.
2628   if (NumWithout > 1 || NumWith == 0)
2629     return false;
2630
2631   // We may have a case where all predecessors have the instruction,
2632   // and we just need to insert a phi node. Otherwise, perform
2633   // insertion.
2634   Instruction *PREInstr = nullptr;
2635
2636   if (NumWithout != 0) {
2637     // Don't do PRE across indirect branch.
2638     if (isa<IndirectBrInst>(PREPred->getTerminator()))
2639       return false;
2640
2641     // We can't do PRE safely on a critical edge, so instead we schedule
2642     // the edge to be split and perform the PRE the next time we iterate
2643     // on the function.
2644     unsigned SuccNum = GetSuccessorNumber(PREPred, CurrentBlock);
2645     if (isCriticalEdge(PREPred->getTerminator(), SuccNum)) {
2646       toSplit.push_back(std::make_pair(PREPred->getTerminator(), SuccNum));
2647       return false;
2648     }
2649     // We need to insert somewhere, so let's give it a shot
2650     PREInstr = CurInst->clone();
2651     if (!performScalarPREInsertion(PREInstr, PREPred, ValNo)) {
2652       // If we failed insertion, make sure we remove the instruction.
2653       DEBUG(verifyRemoved(PREInstr));
2654       delete PREInstr;
2655       return false;
2656     }
2657   }
2658
2659   // Either we should have filled in the PRE instruction, or we should
2660   // not have needed insertions.
2661   assert (PREInstr != nullptr || NumWithout == 0);
2662
2663   ++NumGVNPRE;
2664
2665   // Create a PHI to make the value available in this block.
2666   PHINode *Phi =
2667       PHINode::Create(CurInst->getType(), predMap.size(),
2668                       CurInst->getName() + ".pre-phi", &CurrentBlock->front());
2669   for (unsigned i = 0, e = predMap.size(); i != e; ++i) {
2670     if (Value *V = predMap[i].first)
2671       Phi->addIncoming(V, predMap[i].second);
2672     else
2673       Phi->addIncoming(PREInstr, PREPred);
2674   }
2675
2676   VN.add(Phi, ValNo);
2677   addToLeaderTable(ValNo, Phi, CurrentBlock);
2678   Phi->setDebugLoc(CurInst->getDebugLoc());
2679   CurInst->replaceAllUsesWith(Phi);
2680   if (MD && Phi->getType()->getScalarType()->isPointerTy())
2681     MD->invalidateCachedPointerInfo(Phi);
2682   VN.erase(CurInst);
2683   removeFromLeaderTable(ValNo, CurInst, CurrentBlock);
2684
2685   DEBUG(dbgs() << "GVN PRE removed: " << *CurInst << '\n');
2686   if (MD)
2687     MD->removeInstruction(CurInst);
2688   DEBUG(verifyRemoved(CurInst));
2689   CurInst->eraseFromParent();
2690   ++NumGVNInstr;
2691   
2692   return true;
2693 }
2694
2695 /// Perform a purely local form of PRE that looks for diamond
2696 /// control flow patterns and attempts to perform simple PRE at the join point.
2697 bool GVN::performPRE(Function &F) {
2698   bool Changed = false;
2699   for (BasicBlock *CurrentBlock : depth_first(&F.getEntryBlock())) {
2700     // Nothing to PRE in the entry block.
2701     if (CurrentBlock == &F.getEntryBlock())
2702       continue;
2703
2704     // Don't perform PRE on an EH pad.
2705     if (CurrentBlock->isEHPad())
2706       continue;
2707
2708     for (BasicBlock::iterator BI = CurrentBlock->begin(),
2709                               BE = CurrentBlock->end();
2710          BI != BE;) {
2711       Instruction *CurInst = &*BI++;
2712       Changed |= performScalarPRE(CurInst);
2713     }
2714   }
2715
2716   if (splitCriticalEdges())
2717     Changed = true;
2718
2719   return Changed;
2720 }
2721
2722 /// Split the critical edge connecting the given two blocks, and return
2723 /// the block inserted to the critical edge.
2724 BasicBlock *GVN::splitCriticalEdges(BasicBlock *Pred, BasicBlock *Succ) {
2725   BasicBlock *BB =
2726       SplitCriticalEdge(Pred, Succ, CriticalEdgeSplittingOptions(DT));
2727   if (MD)
2728     MD->invalidateCachedPredecessors();
2729   return BB;
2730 }
2731
2732 /// Split critical edges found during the previous
2733 /// iteration that may enable further optimization.
2734 bool GVN::splitCriticalEdges() {
2735   if (toSplit.empty())
2736     return false;
2737   do {
2738     std::pair<TerminatorInst*, unsigned> Edge = toSplit.pop_back_val();
2739     SplitCriticalEdge(Edge.first, Edge.second,
2740                       CriticalEdgeSplittingOptions(DT));
2741   } while (!toSplit.empty());
2742   if (MD) MD->invalidateCachedPredecessors();
2743   return true;
2744 }
2745
2746 /// Executes one iteration of GVN
2747 bool GVN::iterateOnFunction(Function &F) {
2748   cleanupGlobalSets();
2749
2750   // Top-down walk of the dominator tree
2751   bool Changed = false;
2752   // Save the blocks this function have before transformation begins. GVN may
2753   // split critical edge, and hence may invalidate the RPO/DT iterator.
2754   //
2755   std::vector<BasicBlock *> BBVect;
2756   BBVect.reserve(256);
2757   // Needed for value numbering with phi construction to work.
2758   ReversePostOrderTraversal<Function *> RPOT(&F);
2759   for (ReversePostOrderTraversal<Function *>::rpo_iterator RI = RPOT.begin(),
2760                                                            RE = RPOT.end();
2761        RI != RE; ++RI)
2762     BBVect.push_back(*RI);
2763
2764   for (std::vector<BasicBlock *>::iterator I = BBVect.begin(), E = BBVect.end();
2765        I != E; I++)
2766     Changed |= processBlock(*I);
2767
2768   return Changed;
2769 }
2770
2771 void GVN::cleanupGlobalSets() {
2772   VN.clear();
2773   LeaderTable.clear();
2774   TableAllocator.Reset();
2775 }
2776
2777 /// Verify that the specified instruction does not occur in our
2778 /// internal data structures.
2779 void GVN::verifyRemoved(const Instruction *Inst) const {
2780   VN.verifyRemoved(Inst);
2781
2782   // Walk through the value number scope to make sure the instruction isn't
2783   // ferreted away in it.
2784   for (DenseMap<uint32_t, LeaderTableEntry>::const_iterator
2785        I = LeaderTable.begin(), E = LeaderTable.end(); I != E; ++I) {
2786     const LeaderTableEntry *Node = &I->second;
2787     assert(Node->Val != Inst && "Inst still in value numbering scope!");
2788
2789     while (Node->Next) {
2790       Node = Node->Next;
2791       assert(Node->Val != Inst && "Inst still in value numbering scope!");
2792     }
2793   }
2794 }
2795
2796 /// BB is declared dead, which implied other blocks become dead as well. This
2797 /// function is to add all these blocks to "DeadBlocks". For the dead blocks'
2798 /// live successors, update their phi nodes by replacing the operands
2799 /// corresponding to dead blocks with UndefVal.
2800 void GVN::addDeadBlock(BasicBlock *BB) {
2801   SmallVector<BasicBlock *, 4> NewDead;
2802   SmallSetVector<BasicBlock *, 4> DF;
2803
2804   NewDead.push_back(BB);
2805   while (!NewDead.empty()) {
2806     BasicBlock *D = NewDead.pop_back_val();
2807     if (DeadBlocks.count(D))
2808       continue;
2809
2810     // All blocks dominated by D are dead.
2811     SmallVector<BasicBlock *, 8> Dom;
2812     DT->getDescendants(D, Dom);
2813     DeadBlocks.insert(Dom.begin(), Dom.end());
2814     
2815     // Figure out the dominance-frontier(D).
2816     for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::iterator I = Dom.begin(),
2817            E = Dom.end(); I != E; I++) {
2818       BasicBlock *B = *I;
2819       for (succ_iterator SI = succ_begin(B), SE = succ_end(B); SI != SE; SI++) {
2820         BasicBlock *S = *SI;
2821         if (DeadBlocks.count(S))
2822           continue;
2823
2824         bool AllPredDead = true;
2825         for (pred_iterator PI = pred_begin(S), PE = pred_end(S); PI != PE; PI++)
2826           if (!DeadBlocks.count(*PI)) {
2827             AllPredDead = false;
2828             break;
2829           }
2830
2831         if (!AllPredDead) {
2832           // S could be proved dead later on. That is why we don't update phi
2833           // operands at this moment.
2834           DF.insert(S);
2835         } else {
2836           // While S is not dominated by D, it is dead by now. This could take
2837           // place if S already have a dead predecessor before D is declared
2838           // dead.
2839           NewDead.push_back(S);
2840         }
2841       }
2842     }
2843   }
2844
2845   // For the dead blocks' live successors, update their phi nodes by replacing
2846   // the operands corresponding to dead blocks with UndefVal.
2847   for(SmallSetVector<BasicBlock *, 4>::iterator I = DF.begin(), E = DF.end();
2848         I != E; I++) {
2849     BasicBlock *B = *I;
2850     if (DeadBlocks.count(B))
2851       continue;
2852
2853     SmallVector<BasicBlock *, 4> Preds(pred_begin(B), pred_end(B));
2854     for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::iterator PI = Preds.begin(),
2855            PE = Preds.end(); PI != PE; PI++) {
2856       BasicBlock *P = *PI;
2857
2858       if (!DeadBlocks.count(P))
2859         continue;
2860
2861       if (isCriticalEdge(P->getTerminator(), GetSuccessorNumber(P, B))) {
2862         if (BasicBlock *S = splitCriticalEdges(P, B))
2863           DeadBlocks.insert(P = S);
2864       }
2865
2866       for (BasicBlock::iterator II = B->begin(); isa<PHINode>(II); ++II) {
2867         PHINode &Phi = cast<PHINode>(*II);
2868         Phi.setIncomingValue(Phi.getBasicBlockIndex(P),
2869                              UndefValue::get(Phi.getType()));
2870       }
2871     }
2872   }
2873 }
2874
2875 // If the given branch is recognized as a foldable branch (i.e. conditional
2876 // branch with constant condition), it will perform following analyses and
2877 // transformation.
2878 //  1) If the dead out-coming edge is a critical-edge, split it. Let 
2879 //     R be the target of the dead out-coming edge.
2880 //  1) Identify the set of dead blocks implied by the branch's dead outcoming
2881 //     edge. The result of this step will be {X| X is dominated by R}
2882 //  2) Identify those blocks which haves at least one dead predecessor. The
2883 //     result of this step will be dominance-frontier(R).
2884 //  3) Update the PHIs in DF(R) by replacing the operands corresponding to 
2885 //     dead blocks with "UndefVal" in an hope these PHIs will optimized away.
2886 //
2887 // Return true iff *NEW* dead code are found.
2888 bool GVN::processFoldableCondBr(BranchInst *BI) {
2889   if (!BI || BI->isUnconditional())
2890     return false;
2891
2892   // If a branch has two identical successors, we cannot declare either dead.
2893   if (BI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2894     return false;
2895
2896   ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition());
2897   if (!Cond)
2898     return false;
2899
2900   BasicBlock *DeadRoot = Cond->getZExtValue() ? 
2901                          BI->getSuccessor(1) : BI->getSuccessor(0);
2902   if (DeadBlocks.count(DeadRoot))
2903     return false;
2904
2905   if (!DeadRoot->getSinglePredecessor())
2906     DeadRoot = splitCriticalEdges(BI->getParent(), DeadRoot);
2907
2908   addDeadBlock(DeadRoot);
2909   return true;
2910 }
2911
2912 // performPRE() will trigger assert if it comes across an instruction without
2913 // associated val-num. As it normally has far more live instructions than dead
2914 // instructions, it makes more sense just to "fabricate" a val-number for the
2915 // dead code than checking if instruction involved is dead or not.
2916 void GVN::assignValNumForDeadCode() {
2917   for (SetVector<BasicBlock *>::iterator I = DeadBlocks.begin(),
2918         E = DeadBlocks.end(); I != E; I++) {
2919     BasicBlock *BB = *I;
2920     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EE = BB->end();
2921           II != EE; II++) {
2922       Instruction *Inst = &*II;
2923       unsigned ValNum = VN.lookup_or_add(Inst);
2924       addToLeaderTable(ValNum, Inst, BB);
2925     }
2926   }
2927 }