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