Fix a problem discovered on self host.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
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 file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
16 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
17 #include "llvm/LLVMContext.h"
18 #include "llvm/Pass.h"
19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
20 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
21 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
32 using namespace llvm;
33
34 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
35 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
36 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
37
38 static cl::opt<unsigned>
39 Threshold("jump-threading-threshold", 
40           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
41           cl::init(6), cl::Hidden);
42
43 namespace {
44   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
45   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
46   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
47   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
48   /// duplicating the contents of this block.
49   ///
50   /// An example of when this can occur is code like this:
51   ///
52   ///   if () { ...
53   ///     X = 4;
54   ///   }
55   ///   if (X < 3) {
56   ///
57   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
58   /// revectored to the false side of the second if.
59   ///
60   class JumpThreading : public FunctionPass {
61     TargetData *TD;
62 #ifdef NDEBUG
63     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
64 #else
65     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
66 #endif
67   public:
68     static char ID; // Pass identification
69     JumpThreading() : FunctionPass(&ID) {}
70
71     bool runOnFunction(Function &F);
72     void FindLoopHeaders(Function &F);
73     
74     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
75     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, BasicBlock *PredBB, BasicBlock *SuccBB);
76     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
77                                           BasicBlock *PredBB);
78     BasicBlock *FactorCommonPHIPreds(PHINode *PN, Value *Val);
79     
80     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
81                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
82     
83     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
84                                          PredValueInfo &Result);
85     bool ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst, BasicBlock *BB);
86     
87     
88     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
89     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
90
91     bool ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN);
92     
93     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
94   };
95 }
96
97 char JumpThreading::ID = 0;
98 static RegisterPass<JumpThreading>
99 X("jump-threading", "Jump Threading");
100
101 // Public interface to the Jump Threading pass
102 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
103
104 /// runOnFunction - Top level algorithm.
105 ///
106 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
107   DEBUG(errs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
108   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
109   
110   FindLoopHeaders(F);
111   
112   bool AnotherIteration = true, EverChanged = false;
113   while (AnotherIteration) {
114     AnotherIteration = false;
115     bool Changed = false;
116     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
117       BasicBlock *BB = I;
118       while (ProcessBlock(BB))
119         Changed = true;
120       
121       ++I;
122       
123       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
124       // edges which simplifies the CFG.
125       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
126           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
127         DEBUG(errs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
128               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
129         LoopHeaders.erase(BB);
130         DeleteDeadBlock(BB);
131         Changed = true;
132       }
133     }
134     AnotherIteration = Changed;
135     EverChanged |= Changed;
136   }
137   
138   LoopHeaders.clear();
139   return EverChanged;
140 }
141
142 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
143 /// thread across it.
144 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
145   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
146   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
147   
148   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
149   // include the terminator because the copy won't include it.
150   unsigned Size = 0;
151   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
152     // Debugger intrinsics don't incur code size.
153     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
154     
155     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
156     if (isa<BitCastInst>(I) && isa<PointerType>(I->getType()))
157       continue;
158     
159     // All other instructions count for at least one unit.
160     ++Size;
161     
162     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
163     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
164     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
165     // them as having cost 1.
166     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
167       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
168         Size += 3;
169       else if (!isa<VectorType>(CI->getType()))
170         Size += 1;
171     }
172   }
173   
174   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
175   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
176   if (isa<SwitchInst>(I))
177     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
178   
179   return Size;
180 }
181
182
183
184 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
185 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
186 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
187 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
188 /// by finding targets of backedges in the CFG.
189 ///
190 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
191 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
192 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
193 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
194 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
195 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
196 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
197 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
198 ///
199 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
200   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
201   FindFunctionBackedges(F, Edges);
202   
203   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
204     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
205 }
206
207
208 /// FactorCommonPHIPreds - If there are multiple preds with the same incoming
209 /// value for the PHI, factor them together so we get one block to thread for
210 /// the whole group.
211 /// This is important for things like "phi i1 [true, true, false, true, x]"
212 /// where we only need to clone the block for the true blocks once.
213 ///
214 BasicBlock *JumpThreading::FactorCommonPHIPreds(PHINode *PN, Value *Val) {
215   SmallVector<BasicBlock*, 16> CommonPreds;
216   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
217     if (PN->getIncomingValue(i) == Val)
218       CommonPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
219   
220   if (CommonPreds.size() == 1)
221     return CommonPreds[0];
222     
223   DEBUG(errs() << "  Factoring out " << CommonPreds.size()
224         << " common predecessors.\n");
225   return SplitBlockPredecessors(PN->getParent(),
226                                 &CommonPreds[0], CommonPreds.size(),
227                                 ".thr_comm", this);
228 }
229
230 /// GetResultOfComparison - Given an icmp/fcmp predicate and the left and right
231 /// hand sides of the compare instruction, try to determine the result. If the
232 /// result can not be determined, a null pointer is returned.
233 static Constant *GetResultOfComparison(CmpInst::Predicate pred,
234                                        Value *LHS, Value *RHS) {
235   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
236     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
237       return ConstantExpr::getCompare(pred, CLHS, CRHS);
238   
239   if (LHS == RHS)
240     if (isa<IntegerType>(LHS->getType()) || isa<PointerType>(LHS->getType()))
241       if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(pred))
242         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
243       else
244         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
245   return 0;
246 }
247
248
249 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
250 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
251 /// predecessors.  If so, return the known the list of value and pred BB in the
252 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
253 ///
254 /// The BB basic block is known to start with a PHI node.
255 ///
256 /// This returns true if there were any known values.
257 ///
258 ///
259 /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a predecessor
260 /// based on its terminator.
261 bool JumpThreading::
262 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
263   PHINode *TheFirstPHI = cast<PHINode>(BB->begin());
264   
265   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
266   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
267     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
268     Result.resize(TheFirstPHI->getNumIncomingValues());
269     for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
270       Result[i] = std::make_pair(CI, TheFirstPHI->getIncomingBlock(i));
271     return true;
272   }
273   
274   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
275   // then it can't be derived from a PHI.
276   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
277   if (I == 0 || I->getParent() != BB)
278     return false;
279   
280   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
281   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
282     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
283       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
284       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
285         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
286         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
287       }
288     }
289     return !Result.empty();
290   }
291   
292   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
293
294   // Handle some boolean conditions.
295   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) { 
296     // X | true -> true
297     // X & false -> false
298     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
299         I->getOpcode() == Instruction::And) {
300       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
301       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
302       
303       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
304         return false;
305       
306       ConstantInt *InterestingVal;
307       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
308         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
309       else
310         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
311       
312       // Scan for the sentinel.
313       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
314         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0)
315           Result.push_back(LHSVals[i]);
316       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
317         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0)
318           Result.push_back(RHSVals[i]);
319       return !Result.empty();
320     }
321     
322     // TODO: Should handle the NOT form of XOR.
323     
324   }
325   
326   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
327   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
328     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
329     if (PN && PN->getParent() == BB) {
330       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
331       // See if any do.
332       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
333         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
334         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
335         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
336         
337         Constant *Res = GetResultOfComparison(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS);
338         if (Res == 0) continue;
339         
340         if (isa<UndefValue>(Res))
341           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
342         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
343           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
344       }
345       
346       return !Result.empty();
347     }
348     
349     // TODO: We could also recurse to see if we can determine constants another
350     // way.
351   }
352   return false;
353 }
354
355
356
357 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
358 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
359 ///
360 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
361 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
362 ///
363 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
364   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
365   unsigned MinSucc = 0;
366   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
367   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
368   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
369   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
370     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
371     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
372     if (NumPreds < MinNumPreds)
373       MinSucc = i;
374   }
375   
376   return MinSucc;
377 }
378
379 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
380 /// through to a successor, transform them now.
381 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
382   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
383   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
384   // because now the condition in this block can be threaded through
385   // predecessors of our predecessor block.
386   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
387     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
388         SinglePred != BB) {
389       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
390       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
391         LoopHeaders.insert(BB);
392       
393       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
394       // will need to move BB back to the entry position.
395       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
396       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
397       
398       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
399         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
400       return true;
401     }
402   }
403
404   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
405   // it.
406   Value *Condition;
407   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
408     // Can't thread an unconditional jump.
409     if (BI->isUnconditional()) return false;
410     Condition = BI->getCondition();
411   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
412     Condition = SI->getCondition();
413   else
414     return false; // Must be an invoke.
415   
416   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
417   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
418   // other blocks.
419   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
420     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
421           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
422     ++NumFolds;
423     ConstantFoldTerminator(BB);
424     return true;
425   }
426   
427   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
428   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
429   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
430     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
431     
432     // Fold the branch/switch.
433     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
434     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
435       if (i == BestSucc) continue;
436       BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
437     }
438     
439     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
440           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
441     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
442     BBTerm->eraseFromParent();
443     return true;
444   }
445   
446   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
447
448   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
449   // predecessor has the same condition:
450   //     br COND, BBX, BBY
451   //  BBX:
452   //     br COND, BBZ, BBW
453   if (!Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
454       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
455     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
456     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
457       for (; PI != E; ++PI)
458         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
459           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
460               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
461             return true;
462     } else {
463       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
464       for (; PI != E; ++PI)
465         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
466           if (PSI->getCondition() == Condition &&
467               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
468             return true;
469     }
470   }
471
472   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
473   if (CondInst == 0)
474     return false;
475   
476   // See if this is a phi node in the current block.
477   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
478     if (PN->getParent() == BB)
479       return ProcessJumpOnPHI(PN);
480   
481   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
482     if (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
483         cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
484       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
485       // a condition with a lexically identical value.
486       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
487       for (; PI != E; ++PI)
488         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
489           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
490             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
491               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
492                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
493                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
494                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
495                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
496                   return true;
497               }
498             }
499           }
500     }
501   }
502
503   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
504   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
505   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
506   // which can then be used to thread the values.
507   //
508   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
509   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
510   Value *SimplifyValue = CondInst;
511   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
512     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
513       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
514   
515   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
516     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
517       return true;
518   
519   
520   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
521   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
522   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
523   //
524   // We only bother doing this if the current block has a PHI node and if the
525   // conditional instruction lives in the current block.  If either condition
526   // fail, this won't be a computable value anyway.
527   if (CondInst->getParent() == BB && isa<PHINode>(BB->front()))
528     if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
529       return true;
530   
531   
532   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
533   // "(X == 4)" thread through this block.
534   
535   return false;
536 }
537
538 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
539 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
540 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
541 ///  PREDBB:
542 ///     br COND, DESTBB, BBY
543 ///  DESTBB:
544 ///     br COND, BBZ, BBW
545 ///
546 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
547 /// in DESTBB, we have to thread over it.
548 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
549                                                  BasicBlock *BB) {
550   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
551   
552   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
553   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
554   // simplifications.
555   bool BranchDir;
556   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
557     BranchDir = true;
558   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
559     BranchDir = false;
560   else {
561     DEBUG(errs() << "  In block '" << PredBB->getName()
562           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
563     ++NumFolds;
564     ConstantFoldTerminator(PredBB);
565     return true;
566   }
567    
568   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
569
570   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
571   // constant and fold it.
572   if (BB->getSinglePredecessor()) {
573     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
574           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
575           << *BB->getTerminator() << '\n');
576     ++NumFolds;
577     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
578     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
579                                           BranchDir));
580     ConstantFoldTerminator(BB);
581     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
582     return true;
583   }
584  
585   
586   // Next, figure out which successor we are threading to.
587   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
588   
589   // Ok, try to thread it!
590   return ThreadEdge(BB, PredBB, SuccBB);
591 }
592
593 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
594 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
595 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
596 ///  PREDBB:
597 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
598 ///  DESTBB:
599 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
600 ///
601 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
602 /// switches out of repeated 'if' conditions.
603 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
604                                                  BasicBlock *DestBB) {
605   // Can't thread edge to self.
606   if (PredBB == DestBB)
607     return false;
608   
609   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
610   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
611
612   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
613   // blocks: we order them from most to least preferable.
614   
615   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
616   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
617   // growth.  Skip debug info first.
618   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
619   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
620     BBI++;
621   
622   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
623   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
624     bool MadeChange = false;
625     // Ignore the default edge for now.
626     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
627       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
628       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
629       
630       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
631       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
632       // by the default case, we can't update PredSI.
633       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
634       if (PredCase == 0) continue;
635       
636       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
637       // case on this condition.
638       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
639           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
640         continue;
641
642       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
643       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
644       DEBUG(errs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
645       DEBUG(errs() << "THROUGH: " << *DestSI);
646
647       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
648       // simplicity.
649       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
650         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
651         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
652       }
653       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
654       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
655       MadeChange = true;
656     }
657     
658     if (MadeChange)
659       return true;
660   }
661   
662   return false;
663 }
664
665
666 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
667 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
668 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
669 /// interlaced with other jump threading tasks.
670 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
671   // Don't hack volatile loads.
672   if (LI->isVolatile()) return false;
673   
674   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
675   // partially redundant.
676   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
677   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
678     return false;
679   
680   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
681
682   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
683   // FIXME: Could do PHI translation, that would be fun :)
684   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
685     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
686       return false;
687   
688   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
689   // the entry to its block.
690   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
691
692   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, 
693                                                      BBIt, 6)) {
694     // If the value if the load is locally available within the block, just use
695     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
696     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
697     
698     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
699     // only happen in dead loops.
700     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
701     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
702     LI->eraseFromParent();
703     return true;
704   }
705
706   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
707   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
708   // might clobber its value.
709   if (BBIt != LoadBB->begin())
710     return false;
711   
712   
713   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
714   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
715   AvailablePredsTy AvailablePreds;
716   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
717   
718   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
719   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
720   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
721        PI != PE; ++PI) {
722     BasicBlock *PredBB = *PI;
723
724     // If we already scanned this predecessor, skip it.
725     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
726       continue;
727
728     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
729     BBIt = PredBB->end();
730     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
731     if (!PredAvailable) {
732       OneUnavailablePred = PredBB;
733       continue;
734     }
735     
736     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
737     // can create a PHI node.
738     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
739   }
740   
741   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
742   // redundant.
743   if (AvailablePreds.empty()) return false;
744   
745   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
746   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
747   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
748   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
749   // code size.
750   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
751   
752   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
753   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
754   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
755   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
756       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
757     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
758   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
759     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
760     // edge from the one.
761     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
762     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
763
764     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
765       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
766
767     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
768     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
769          PI != PE; ++PI)
770       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
771         PredsToSplit.push_back(*PI);
772     
773     // Split them out to their own block.
774     UnavailablePred =
775       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
776                              "thread-split", this);
777   }
778   
779   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
780   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
781   // it to the AvailablePreds list.
782   if (UnavailablePred) {
783     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
784            "Can't handle critical edge here!");
785     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr",
786                                  UnavailablePred->getTerminator());
787     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
788   }
789   
790   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
791   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
792   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
793   
794   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
795   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
796   PN->takeName(LI);
797   
798   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
799   // have multiple entries here.
800   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
801        ++PI) {
802     AvailablePredsTy::iterator I = 
803       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
804                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
805     
806     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
807            "Didn't find entry for predecessor!");
808     
809     PN->addIncoming(I->second, I->first);
810   }
811   
812   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
813   
814   LI->replaceAllUsesWith(PN);
815   LI->eraseFromParent();
816   
817   return true;
818 }
819
820 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
821 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
822 /// the list.
823 static BasicBlock *
824 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
825                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
826                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
827   assert(!PredToDestList.empty());
828   
829   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
830   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
831   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
832   // them later if interesting.
833   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
834   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
835     if (PredToDestList[i].second)
836       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
837   
838   // Find the most popular dest.
839   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
840   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
841   unsigned Popularity = DPI->second;
842   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
843   
844   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
845     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
846     // seen so far, ignore it.
847     if (DPI->second < Popularity)
848       ; // ignore.
849     else if (DPI->second == Popularity) {
850       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
851       SamePopularity.push_back(DPI->first);
852     } else {
853       // If it is more popular, remember it.
854       SamePopularity.clear();
855       MostPopularDest = DPI->first;
856       Popularity = DPI->second;
857     }      
858   }
859   
860   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
861   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
862   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
863   // successor list.
864   if (!SamePopularity.empty()) {
865     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
866     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
867     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
868       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
869       
870       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
871                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
872         continue;
873       
874       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
875       break;
876     }
877   }
878   
879   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
880   return MostPopularDest;
881 }
882
883 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst,
884                                            BasicBlock *BB) {
885   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
886   // thread the edge.
887   if (LoopHeaders.count(BB))
888     return false;
889   
890   
891   
892   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
893   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(CondInst, BB, PredValues))
894     return false;
895   assert(!PredValues.empty() &&
896          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
897
898   DEBUG(errs() << "IN BB: " << *BB;
899         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
900           errs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
901           if (PredValues[i].first)
902             errs() << *PredValues[i].first;
903           else
904             errs() << "UNDEF";
905           errs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
906           << "'.\n";
907         });
908   
909   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
910   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
911   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
912   // as a null dest in the PredToDestList.
913   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
914   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
915   
916   BasicBlock *OnlyDest = 0;
917   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
918   
919   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
920     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
921     if (!SeenPreds.insert(Pred))
922       continue;  // Duplicate predecessor entry.
923     
924     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
925     // destination.
926     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
927       continue;
928     
929     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
930     
931     BasicBlock *DestBB;
932     if (Val == 0)      // Undef.
933       DestBB = 0;
934     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
935       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
936     else {
937       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
938       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
939     }
940
941     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
942     if (i == 0)
943       OnlyDest = DestBB;
944     else if (OnlyDest != DestBB)
945       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
946     
947     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
948   }
949   
950   // If all edges were unthreadable, we fail.
951   if (PredToDestList.empty())
952     return false;
953   
954   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
955   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
956   // to the most popular destination first.  If we only know about one
957   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
958   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
959   
960   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
961     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
962   
963   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
964   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
965   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
966   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
967     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest)
968       PredsToFactor.push_back(PredToDestList[i].first);
969
970   BasicBlock *PredToThread;
971   if (PredsToFactor.size() == 1)
972     PredToThread = PredsToFactor[0];
973   else {
974     DEBUG(errs() << "  Factoring out " << PredsToFactor.size()
975                  << " common predecessors.\n");
976     PredToThread = SplitBlockPredecessors(BB, &PredsToFactor[0],
977                                           PredsToFactor.size(),
978                                           ".thr_comm", this);
979   }
980   
981   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
982   // the destination that these predecessors should get to.
983   if (MostPopularDest == 0)
984     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
985                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
986         
987   // Ok, try to thread it!
988   return ThreadEdge(BB, PredToThread, MostPopularDest);
989 }
990
991 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
992 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
993 /// inputs to the phi node.
994 /// 
995 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
996   BasicBlock *BB = PN->getParent();
997   
998   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
999   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
1000   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
1001   // (branch on icmp is much better).
1002
1003   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
1004   // really want to duplicate a switch.
1005   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1006     return false;
1007   
1008   // Look for unconditional branch predecessors.
1009   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1010     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1011     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1012       if (PredBr->isUnconditional() &&
1013           // Try to duplicate BB into PredBB.
1014           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
1015         return true;
1016   }
1017
1018   return false;
1019 }
1020
1021
1022 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1023 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1024 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1025 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1026                                             BasicBlock *OldPred,
1027                                             BasicBlock *NewPred,
1028                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1029   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1030        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1031     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1032     // DestBlock.
1033     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1034     
1035     // Remap the value if necessary.
1036     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1037       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1038       if (I != ValueMap.end())
1039         IV = I->second;
1040     }
1041     
1042     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1043   }
1044 }
1045
1046 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to thread an
1047 /// edge from PredBB to SuccBB across BB.  Transform the IR to reflect this
1048 /// change.
1049 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, BasicBlock *PredBB, 
1050                                BasicBlock *SuccBB) {
1051   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1052   if (SuccBB == BB) {
1053     DEBUG(errs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1054           << "' - would thread to self!\n");
1055     return false;
1056   }
1057   
1058   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1059   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1060   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1061     DEBUG(errs() << "  Not threading from '" << PredBB->getName()
1062           << "' across loop header BB '" << BB->getName()
1063           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1064           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1065     return false;
1066   }
1067
1068   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1069   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1070     DEBUG(errs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1071           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1072     return false;
1073   }
1074   
1075   // And finally, do it!
1076   DEBUG(errs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1077         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1078         << ", across block:\n    "
1079         << *BB << "\n");
1080   
1081   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1082   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1083   // account for entry from PredBB.
1084   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1085   
1086   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1087                                          BB->getName()+".thread", 
1088                                          BB->getParent(), BB);
1089   NewBB->moveAfter(PredBB);
1090   
1091   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1092   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1093     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1094   
1095   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1096   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1097   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1098     Instruction *New = BI->clone();
1099     New->setName(BI->getName());
1100     NewBB->getInstList().push_back(New);
1101     ValueMapping[BI] = New;
1102    
1103     // Remap operands to patch up intra-block references.
1104     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1105       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1106         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1107         if (I != ValueMapping.end())
1108           New->setOperand(i, I->second);
1109       }
1110   }
1111   
1112   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1113   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1114   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1115   
1116   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1117   // PHI nodes for NewBB now.
1118   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1119   
1120   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1121   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1122   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1123   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1124   SSAUpdater SSAUpdate;
1125   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1126   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1127     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1128     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1129     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1130          ++UI) {
1131       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1132       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1133         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1134           continue;
1135       } else if (User->getParent() == BB)
1136         continue;
1137       
1138       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1139     }
1140     
1141     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1142     if (UsesToRename.empty())
1143       continue;
1144     
1145     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1146
1147     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1148     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1149     // with the two values we know.
1150     SSAUpdate.Initialize(I);
1151     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1152     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1153     
1154     while (!UsesToRename.empty())
1155       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1156     DEBUG(errs() << "\n");
1157   }
1158   
1159   
1160   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1161   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1162   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1163   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1164   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1165     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1166       BB->removePredecessor(PredBB);
1167       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1168     }
1169   
1170   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1171   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1172   // frequently happens because of phi translation.
1173   BI = NewBB->begin();
1174   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1175     Instruction *Inst = BI++;
1176     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
1177       Inst->replaceAllUsesWith(C);
1178       Inst->eraseFromParent();
1179       continue;
1180     }
1181     
1182     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1183   }
1184   
1185   // Threaded an edge!
1186   ++NumThreads;
1187   return true;
1188 }
1189
1190 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1191 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1192 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1193 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1194 /// a compare.
1195 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1196                                                      BasicBlock *PredBB) {
1197   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1198   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1199   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1200   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1201     DEBUG(errs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1202           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1203           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1204     return false;
1205   }
1206   
1207   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1208   if (DuplicationCost > Threshold) {
1209     DEBUG(errs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1210           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1211     return false;
1212   }
1213   
1214   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1215   // of PredBB.
1216   DEBUG(errs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1217         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1218         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1219   
1220   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1221   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1222   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1223   
1224   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1225   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1226     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1227   
1228   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1229   
1230   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1231   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1232   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1233     Instruction *New = BI->clone();
1234     New->setName(BI->getName());
1235     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1236     ValueMapping[BI] = New;
1237     
1238     // Remap operands to patch up intra-block references.
1239     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1240       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1241         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1242         if (I != ValueMapping.end())
1243           New->setOperand(i, I->second);
1244       }
1245   }
1246   
1247   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1248   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1249   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1250   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1251                                   ValueMapping);
1252   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1253                                   ValueMapping);
1254   
1255   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1256   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1257   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1258   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1259   SSAUpdater SSAUpdate;
1260   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1261   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1262     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1263     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1264     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1265          ++UI) {
1266       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1267       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1268         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1269           continue;
1270       } else if (User->getParent() == BB)
1271         continue;
1272       
1273       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1274     }
1275     
1276     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1277     if (UsesToRename.empty())
1278       continue;
1279     
1280     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1281     
1282     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1283     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1284     // with the two values we know.
1285     SSAUpdate.Initialize(I);
1286     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1287     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1288     
1289     while (!UsesToRename.empty())
1290       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1291     DEBUG(errs() << "\n");
1292   }
1293   
1294   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1295   // that we nuked.
1296   BB->removePredecessor(PredBB);
1297   
1298   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1299   OldPredBranch->eraseFromParent();
1300   
1301   ++NumDupes;
1302   return true;
1303 }
1304
1305