Do not pass an invalid domtree to SimplifyInstruction from
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopUnswitch.cpp
1 //===-- LoopUnswitch.cpp - Hoist loop-invariant conditionals in loop ------===//
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 transforms loops that contain branches on loop-invariant conditions
11 // to have multiple loops.  For example, it turns the left into the right code:
12 //
13 //  for (...)                  if (lic)
14 //    A                          for (...)
15 //    if (lic)                     A; B; C
16 //      B                      else
17 //    C                          for (...)
18 //                                 A; C
19 //
20 // This can increase the size of the code exponentially (doubling it every time
21 // a loop is unswitched) so we only unswitch if the resultant code will be
22 // smaller than a threshold.
23 //
24 // This pass expects LICM to be run before it to hoist invariant conditions out
25 // of the loop, to make the unswitching opportunity obvious.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #define DEBUG_TYPE "loop-unswitch"
30 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
31 #include "llvm/Constants.h"
32 #include "llvm/DerivedTypes.h"
33 #include "llvm/Function.h"
34 #include "llvm/Instructions.h"
35 #include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
36 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
37 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
38 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
39 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
40 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
44 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
45 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
46 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
47 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
50 #include <algorithm>
51 #include <map>
52 #include <set>
53 using namespace llvm;
54
55 STATISTIC(NumBranches, "Number of branches unswitched");
56 STATISTIC(NumSwitches, "Number of switches unswitched");
57 STATISTIC(NumSelects , "Number of selects unswitched");
58 STATISTIC(NumTrivial , "Number of unswitches that are trivial");
59 STATISTIC(NumSimplify, "Number of simplifications of unswitched code");
60 STATISTIC(TotalInsts,  "Total number of instructions analyzed");
61
62 // The specific value of 100 here was chosen based only on intuition and a
63 // few specific examples.
64 static cl::opt<unsigned>
65 Threshold("loop-unswitch-threshold", cl::desc("Max loop size to unswitch"),
66           cl::init(100), cl::Hidden);
67
68 namespace {
69
70   class LUAnalysisCache {
71
72     typedef DenseMap<const SwitchInst*, SmallPtrSet<const Value *, 8> >
73       UnswitchedValsMap;
74
75     typedef UnswitchedValsMap::iterator UnswitchedValsIt;
76
77     struct LoopProperties {
78       unsigned CanBeUnswitchedCount;
79       unsigned SizeEstimation;
80       UnswitchedValsMap UnswitchedVals;
81     };
82
83     // Here we use std::map instead of DenseMap, since we need to keep valid
84     // LoopProperties pointer for current loop for better performance.
85     typedef std::map<const Loop*, LoopProperties> LoopPropsMap;
86     typedef LoopPropsMap::iterator LoopPropsMapIt;
87
88     LoopPropsMap LoopsProperties;
89     UnswitchedValsMap* CurLoopInstructions;
90     LoopProperties* CurrentLoopProperties;
91
92     // Max size of code we can produce on remained iterations.
93     unsigned MaxSize;
94
95     public:
96
97       LUAnalysisCache() :
98         CurLoopInstructions(NULL), CurrentLoopProperties(NULL),
99         MaxSize(Threshold)
100       {}
101
102       // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
103       // it. Returns true if we can unswitch this loop.
104       bool countLoop(const Loop* L);
105
106       // Clean all data related to given loop.
107       void forgetLoop(const Loop* L);
108
109       // Mark case value as unswitched.
110       // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
111       // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
112       void setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
113
114       // Check was this case value unswitched before or not.
115       bool isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
116
117       // Clone all loop-unswitch related loop properties.
118       // Redistribute unswitching quotas.
119       // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
120       void cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
121                      const ValueToValueMapTy& VMap);
122   };
123
124   class LoopUnswitch : public LoopPass {
125     LoopInfo *LI;  // Loop information
126     LPPassManager *LPM;
127
128     // LoopProcessWorklist - Used to check if second loop needs processing
129     // after RewriteLoopBodyWithConditionConstant rewrites first loop.
130     std::vector<Loop*> LoopProcessWorklist;
131
132     LUAnalysisCache BranchesInfo;
133
134     bool OptimizeForSize;
135     bool redoLoop;
136
137     Loop *currentLoop;
138     DominatorTree *DT;
139     BasicBlock *loopHeader;
140     BasicBlock *loopPreheader;
141
142     // LoopBlocks contains all of the basic blocks of the loop, including the
143     // preheader of the loop, the body of the loop, and the exit blocks of the
144     // loop, in that order.
145     std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
146     // NewBlocks contained cloned copy of basic blocks from LoopBlocks.
147     std::vector<BasicBlock*> NewBlocks;
148
149   public:
150     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
151     explicit LoopUnswitch(bool Os = false) :
152       LoopPass(ID), OptimizeForSize(Os), redoLoop(false),
153       currentLoop(NULL), DT(NULL), loopHeader(NULL),
154       loopPreheader(NULL) {
155         initializeLoopUnswitchPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
156       }
157
158     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
159     bool processCurrentLoop();
160
161     /// This transformation requires natural loop information & requires that
162     /// loop preheaders be inserted into the CFG.
163     ///
164     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
165       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
166       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
167       AU.addRequired<LoopInfo>();
168       AU.addPreserved<LoopInfo>();
169       AU.addRequiredID(LCSSAID);
170       AU.addPreservedID(LCSSAID);
171       AU.addPreserved<DominatorTree>();
172       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
173     }
174
175   private:
176
177     virtual void releaseMemory() {
178       BranchesInfo.forgetLoop(currentLoop);
179     }
180
181     /// RemoveLoopFromWorklist - If the specified loop is on the loop worklist,
182     /// remove it.
183     void RemoveLoopFromWorklist(Loop *L) {
184       std::vector<Loop*>::iterator I = std::find(LoopProcessWorklist.begin(),
185                                                  LoopProcessWorklist.end(), L);
186       if (I != LoopProcessWorklist.end())
187         LoopProcessWorklist.erase(I);
188     }
189
190     void initLoopData() {
191       loopHeader = currentLoop->getHeader();
192       loopPreheader = currentLoop->getLoopPreheader();
193     }
194
195     /// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.
196     /// Update the appropriate Phi nodes as we do so.
197     void SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks);
198
199     bool UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val);
200     void UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant *Val,
201                                   BasicBlock *ExitBlock);
202     void UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *OnVal, Loop *L);
203
204     void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
205                                               Constant *Val, bool isEqual);
206
207     void EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
208                                         BasicBlock *TrueDest,
209                                         BasicBlock *FalseDest,
210                                         Instruction *InsertPt);
211
212     void SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L);
213     void RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
214                            std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *l);
215     void RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L);
216     bool IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val = 0,
217                                     BasicBlock **LoopExit = 0);
218
219   };
220 }
221
222 // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
223 // it. Returns true if we can unswitch this loop.
224 bool LUAnalysisCache::countLoop(const Loop* L) {
225
226   std::pair<LoopPropsMapIt, bool> InsertRes =
227       LoopsProperties.insert(std::make_pair(L, LoopProperties()));
228
229   LoopProperties& Props = InsertRes.first->second;
230
231   if (InsertRes.second) {
232     // New loop.
233
234     // Limit the number of instructions to avoid causing significant code
235     // expansion, and the number of basic blocks, to avoid loops with
236     // large numbers of branches which cause loop unswitching to go crazy.
237     // This is a very ad-hoc heuristic.
238
239     // FIXME: This is overly conservative because it does not take into
240     // consideration code simplification opportunities and code that can
241     // be shared by the resultant unswitched loops.
242     CodeMetrics Metrics;
243     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(),
244            E = L->block_end();
245          I != E; ++I)
246       Metrics.analyzeBasicBlock(*I);
247
248     Props.SizeEstimation = std::min(Metrics.NumInsts, Metrics.NumBlocks * 5);
249     Props.CanBeUnswitchedCount = MaxSize / (Props.SizeEstimation);
250     MaxSize -= Props.SizeEstimation * Props.CanBeUnswitchedCount;
251   }
252
253   if (!Props.CanBeUnswitchedCount) {
254     DEBUG(dbgs() << "NOT unswitching loop %"
255           << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
256           << L->getBlocks().size() << "\n");
257
258     return false;
259   }
260
261   // Be careful. This links are good only before new loop addition.
262   CurrentLoopProperties = &Props;
263   CurLoopInstructions = &Props.UnswitchedVals;
264
265   return true;
266 }
267
268 // Clean all data related to given loop.
269 void LUAnalysisCache::forgetLoop(const Loop* L) {
270
271   LoopPropsMapIt LIt = LoopsProperties.find(L);
272
273   if (LIt != LoopsProperties.end()) {
274     LoopProperties& Props = LIt->second;
275     MaxSize += Props.CanBeUnswitchedCount * Props.SizeEstimation;
276     LoopsProperties.erase(LIt);
277   }
278
279   CurrentLoopProperties = NULL;
280   CurLoopInstructions = NULL;
281 }
282
283 // Mark case value as unswitched.
284 // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
285 // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
286 void LUAnalysisCache::setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
287   (*CurLoopInstructions)[SI].insert(V);
288 }
289
290 // Check was this case value unswitched before or not.
291 bool LUAnalysisCache::isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
292   return (*CurLoopInstructions)[SI].count(V);
293 }
294
295 // Clone all loop-unswitch related loop properties.
296 // Redistribute unswitching quotas.
297 // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
298 void LUAnalysisCache::cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
299                      const ValueToValueMapTy& VMap) {
300
301   LoopProperties& NewLoopProps = LoopsProperties[NewLoop];
302   LoopProperties& OldLoopProps = *CurrentLoopProperties;
303   UnswitchedValsMap& Insts = OldLoopProps.UnswitchedVals;
304
305   // Reallocate "can-be-unswitched quota"
306
307   --OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
308   unsigned Quota = OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
309   NewLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota / 2;
310   OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota - Quota / 2;
311
312   NewLoopProps.SizeEstimation = OldLoopProps.SizeEstimation;
313
314   // Clone unswitched values info:
315   // for new loop switches we clone info about values that was
316   // already unswitched and has redundant successors.
317   for (UnswitchedValsIt I = Insts.begin(); I != Insts.end(); ++I) {
318     const SwitchInst* OldInst = I->first;
319     Value* NewI = VMap.lookup(OldInst);
320     const SwitchInst* NewInst = cast_or_null<SwitchInst>(NewI);
321     assert(NewInst && "All instructions that are in SrcBB must be in VMap.");
322
323     NewLoopProps.UnswitchedVals[NewInst] = OldLoopProps.UnswitchedVals[OldInst];
324   }
325 }
326
327 char LoopUnswitch::ID = 0;
328 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
329                       false, false)
330 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
331 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
332 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
333 INITIALIZE_PASS_END(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
334                       false, false)
335
336 Pass *llvm::createLoopUnswitchPass(bool Os) {
337   return new LoopUnswitch(Os);
338 }
339
340 /// FindLIVLoopCondition - Cond is a condition that occurs in L.  If it is
341 /// invariant in the loop, or has an invariant piece, return the invariant.
342 /// Otherwise, return null.
343 static Value *FindLIVLoopCondition(Value *Cond, Loop *L, bool &Changed) {
344
345   // We started analyze new instruction, increment scanned instructions counter.
346   ++TotalInsts;
347
348   // We can never unswitch on vector conditions.
349   if (Cond->getType()->isVectorTy())
350     return 0;
351
352   // Constants should be folded, not unswitched on!
353   if (isa<Constant>(Cond)) return 0;
354
355   // TODO: Handle: br (VARIANT|INVARIANT).
356
357   // Hoist simple values out.
358   if (L->makeLoopInvariant(Cond, Changed))
359     return Cond;
360
361   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond))
362     if (BO->getOpcode() == Instruction::And ||
363         BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
364       // If either the left or right side is invariant, we can unswitch on this,
365       // which will cause the branch to go away in one loop and the condition to
366       // simplify in the other one.
367       if (Value *LHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(0), L, Changed))
368         return LHS;
369       if (Value *RHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(1), L, Changed))
370         return RHS;
371     }
372
373   return 0;
374 }
375
376 bool LoopUnswitch::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM_Ref) {
377   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
378   LPM = &LPM_Ref;
379   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
380   currentLoop = L;
381   Function *F = currentLoop->getHeader()->getParent();
382   bool Changed = false;
383   do {
384     assert(currentLoop->isLCSSAForm(*DT));
385     redoLoop = false;
386     Changed |= processCurrentLoop();
387   } while(redoLoop);
388
389   if (Changed) {
390     // FIXME: Reconstruct dom info, because it is not preserved properly.
391     if (DT)
392       DT->runOnFunction(*F);
393   }
394   return Changed;
395 }
396
397 /// processCurrentLoop - Do actual work and unswitch loop if possible
398 /// and profitable.
399 bool LoopUnswitch::processCurrentLoop() {
400   bool Changed = false;
401
402   initLoopData();
403
404   // If LoopSimplify was unable to form a preheader, don't do any unswitching.
405   if (!loopPreheader)
406     return false;
407
408   // Loops with indirectbr cannot be cloned.
409   if (!currentLoop->isSafeToClone())
410     return false;
411
412   // Without dedicated exits, splitting the exit edge may fail.
413   if (!currentLoop->hasDedicatedExits())
414     return false;
415
416   LLVMContext &Context = loopHeader->getContext();
417
418   // Probably we reach the quota of branches for this loop. If so
419   // stop unswitching.
420   if (!BranchesInfo.countLoop(currentLoop))
421     return false;
422
423   // Loop over all of the basic blocks in the loop.  If we find an interior
424   // block that is branching on a loop-invariant condition, we can unswitch this
425   // loop.
426   for (Loop::block_iterator I = currentLoop->block_begin(),
427          E = currentLoop->block_end(); I != E; ++I) {
428     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
429     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
430       // If this isn't branching on an invariant condition, we can't unswitch
431       // it.
432       if (BI->isConditional()) {
433         // See if this, or some part of it, is loop invariant.  If so, we can
434         // unswitch on it if we desire.
435         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(BI->getCondition(),
436                                                currentLoop, Changed);
437         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond,
438                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
439           ++NumBranches;
440           return true;
441         }
442       }
443     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
444       Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(),
445                                              currentLoop, Changed);
446       unsigned NumCases = SI->getNumCases();
447       if (LoopCond && NumCases) {
448         // Find a value to unswitch on:
449         // FIXME: this should chose the most expensive case!
450         // FIXME: scan for a case with a non-critical edge?
451         Constant *UnswitchVal = NULL;
452
453         // Do not process same value again and again.
454         // At this point we have some cases already unswitched and
455         // some not yet unswitched. Let's find the first not yet unswitched one.
456         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
457              i != e; ++i) {
458           Constant* UnswitchValCandidate = i.getCaseValue();
459           if (!BranchesInfo.isUnswitched(SI, UnswitchValCandidate)) {
460             UnswitchVal = UnswitchValCandidate;
461             break;
462           }
463         }
464
465         if (!UnswitchVal)
466           continue;
467
468         if (UnswitchIfProfitable(LoopCond, UnswitchVal)) {
469           ++NumSwitches;
470           return true;
471         }
472       }
473     }
474
475     // Scan the instructions to check for unswitchable values.
476     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end();
477          BBI != E; ++BBI)
478       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI)) {
479         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(),
480                                                currentLoop, Changed);
481         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond,
482                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
483           ++NumSelects;
484           return true;
485         }
486       }
487   }
488   return Changed;
489 }
490
491 /// isTrivialLoopExitBlock - Check to see if all paths from BB exit the
492 /// loop with no side effects (including infinite loops).
493 ///
494 /// If true, we return true and set ExitBB to the block we
495 /// exit through.
496 ///
497 static bool isTrivialLoopExitBlockHelper(Loop *L, BasicBlock *BB,
498                                          BasicBlock *&ExitBB,
499                                          std::set<BasicBlock*> &Visited) {
500   if (!Visited.insert(BB).second) {
501     // Already visited. Without more analysis, this could indicate an infinite
502     // loop.
503     return false;
504   } else if (!L->contains(BB)) {
505     // Otherwise, this is a loop exit, this is fine so long as this is the
506     // first exit.
507     if (ExitBB != 0) return false;
508     ExitBB = BB;
509     return true;
510   }
511
512   // Otherwise, this is an unvisited intra-loop node.  Check all successors.
513   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI) {
514     // Check to see if the successor is a trivial loop exit.
515     if (!isTrivialLoopExitBlockHelper(L, *SI, ExitBB, Visited))
516       return false;
517   }
518
519   // Okay, everything after this looks good, check to make sure that this block
520   // doesn't include any side effects.
521   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
522     if (I->mayHaveSideEffects())
523       return false;
524
525   return true;
526 }
527
528 /// isTrivialLoopExitBlock - Return true if the specified block unconditionally
529 /// leads to an exit from the specified loop, and has no side-effects in the
530 /// process.  If so, return the block that is exited to, otherwise return null.
531 static BasicBlock *isTrivialLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *BB) {
532   std::set<BasicBlock*> Visited;
533   Visited.insert(L->getHeader());  // Branches to header make infinite loops.
534   BasicBlock *ExitBB = 0;
535   if (isTrivialLoopExitBlockHelper(L, BB, ExitBB, Visited))
536     return ExitBB;
537   return 0;
538 }
539
540 /// IsTrivialUnswitchCondition - Check to see if this unswitch condition is
541 /// trivial: that is, that the condition controls whether or not the loop does
542 /// anything at all.  If this is a trivial condition, unswitching produces no
543 /// code duplications (equivalently, it produces a simpler loop and a new empty
544 /// loop, which gets deleted).
545 ///
546 /// If this is a trivial condition, return true, otherwise return false.  When
547 /// returning true, this sets Cond and Val to the condition that controls the
548 /// trivial condition: when Cond dynamically equals Val, the loop is known to
549 /// exit.  Finally, this sets LoopExit to the BB that the loop exits to when
550 /// Cond == Val.
551 ///
552 bool LoopUnswitch::IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val,
553                                        BasicBlock **LoopExit) {
554   BasicBlock *Header = currentLoop->getHeader();
555   TerminatorInst *HeaderTerm = Header->getTerminator();
556   LLVMContext &Context = Header->getContext();
557
558   BasicBlock *LoopExitBB = 0;
559   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(HeaderTerm)) {
560     // If the header block doesn't end with a conditional branch on Cond, we
561     // can't handle it.
562     if (!BI->isConditional() || BI->getCondition() != Cond)
563       return false;
564
565     // Check to see if a successor of the branch is guaranteed to
566     // exit through a unique exit block without having any
567     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
568     // this.
569     if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
570                                              BI->getSuccessor(0)))) {
571       if (Val) *Val = ConstantInt::getTrue(Context);
572     } else if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
573                                                     BI->getSuccessor(1)))) {
574       if (Val) *Val = ConstantInt::getFalse(Context);
575     }
576   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(HeaderTerm)) {
577     // If this isn't a switch on Cond, we can't handle it.
578     if (SI->getCondition() != Cond) return false;
579
580     // Check to see if a successor of the switch is guaranteed to go to the
581     // latch block or exit through a one exit block without having any
582     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
583     // this.
584     // Note that we can't trivially unswitch on the default case or
585     // on already unswitched cases.
586     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
587          i != e; ++i) {
588       BasicBlock* LoopExitCandidate;
589       if ((LoopExitCandidate = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
590                                                i.getCaseSuccessor()))) {
591         // Okay, we found a trivial case, remember the value that is trivial.
592         ConstantInt* CaseVal = i.getCaseValue();
593
594         // Check that it was not unswitched before, since already unswitched
595         // trivial vals are looks trivial too.
596         if (BranchesInfo.isUnswitched(SI, CaseVal))
597           continue;
598         LoopExitBB = LoopExitCandidate;
599         if (Val) *Val = CaseVal;
600         break;
601       }
602     }
603   }
604
605   // If we didn't find a single unique LoopExit block, or if the loop exit block
606   // contains phi nodes, this isn't trivial.
607   if (!LoopExitBB || isa<PHINode>(LoopExitBB->begin()))
608     return false;   // Can't handle this.
609
610   if (LoopExit) *LoopExit = LoopExitBB;
611
612   // We already know that nothing uses any scalar values defined inside of this
613   // loop.  As such, we just have to check to see if this loop will execute any
614   // side-effecting instructions (e.g. stores, calls, volatile loads) in the
615   // part of the loop that the code *would* execute.  We already checked the
616   // tail, check the header now.
617   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(), E = Header->end(); I != E; ++I)
618     if (I->mayHaveSideEffects())
619       return false;
620   return true;
621 }
622
623 /// UnswitchIfProfitable - We have found that we can unswitch currentLoop when
624 /// LoopCond == Val to simplify the loop.  If we decide that this is profitable,
625 /// unswitch the loop, reprocess the pieces, then return true.
626 bool LoopUnswitch::UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val) {
627   Function *F = loopHeader->getParent();
628   Constant *CondVal = 0;
629   BasicBlock *ExitBlock = 0;
630
631   if (IsTrivialUnswitchCondition(LoopCond, &CondVal, &ExitBlock)) {
632     // If the condition is trivial, always unswitch. There is no code growth
633     // for this case.
634     UnswitchTrivialCondition(currentLoop, LoopCond, CondVal, ExitBlock);
635     return true;
636   }
637
638   // Check to see if it would be profitable to unswitch current loop.
639
640   // Do not do non-trivial unswitch while optimizing for size.
641   if (OptimizeForSize || F->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize))
642     return false;
643
644   UnswitchNontrivialCondition(LoopCond, Val, currentLoop);
645   return true;
646 }
647
648 /// CloneLoop - Recursively clone the specified loop and all of its children,
649 /// mapping the blocks with the specified map.
650 static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, ValueToValueMapTy &VM,
651                        LoopInfo *LI, LPPassManager *LPM) {
652   Loop *New = new Loop();
653   LPM->insertLoop(New, PL);
654
655   // Add all of the blocks in L to the new loop.
656   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
657        I != E; ++I)
658     if (LI->getLoopFor(*I) == L)
659       New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), LI->getBase());
660
661   // Add all of the subloops to the new loop.
662   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
663     CloneLoop(*I, New, VM, LI, LPM);
664
665   return New;
666 }
667
668 /// EmitPreheaderBranchOnCondition - Emit a conditional branch on two values
669 /// if LIC == Val, branch to TrueDst, otherwise branch to FalseDest.  Insert the
670 /// code immediately before InsertPt.
671 void LoopUnswitch::EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
672                                                   BasicBlock *TrueDest,
673                                                   BasicBlock *FalseDest,
674                                                   Instruction *InsertPt) {
675   // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
676   // code is the true version and the new code is the false version.
677   Value *BranchVal = LIC;
678   if (!isa<ConstantInt>(Val) ||
679       Val->getType() != Type::getInt1Ty(LIC->getContext()))
680     BranchVal = new ICmpInst(InsertPt, ICmpInst::ICMP_EQ, LIC, Val);
681   else if (Val != ConstantInt::getTrue(Val->getContext()))
682     // We want to enter the new loop when the condition is true.
683     std::swap(TrueDest, FalseDest);
684
685   // Insert the new branch.
686   BranchInst *BI = BranchInst::Create(TrueDest, FalseDest, BranchVal, InsertPt);
687
688   // If either edge is critical, split it. This helps preserve LoopSimplify
689   // form for enclosing loops.
690   SplitCriticalEdge(BI, 0, this, false, false, true);
691   SplitCriticalEdge(BI, 1, this, false, false, true);
692 }
693
694 /// UnswitchTrivialCondition - Given a loop that has a trivial unswitchable
695 /// condition in it (a cond branch from its header block to its latch block,
696 /// where the path through the loop that doesn't execute its body has no
697 /// side-effects), unswitch it.  This doesn't involve any code duplication, just
698 /// moving the conditional branch outside of the loop and updating loop info.
699 void LoopUnswitch::UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond,
700                                             Constant *Val,
701                                             BasicBlock *ExitBlock) {
702   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Trivial-Unswitch loop %"
703         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
704         << " blocks] in Function " << L->getHeader()->getParent()->getName()
705         << " on cond: " << *Val << " == " << *Cond << "\n");
706
707   // First step, split the preheader, so that we know that there is a safe place
708   // to insert the conditional branch.  We will change loopPreheader to have a
709   // conditional branch on Cond.
710   BasicBlock *NewPH = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
711
712   // Now that we have a place to insert the conditional branch, create a place
713   // to branch to: this is the exit block out of the loop that we should
714   // short-circuit to.
715
716   // Split this block now, so that the loop maintains its exit block, and so
717   // that the jump from the preheader can execute the contents of the exit block
718   // without actually branching to it (the exit block should be dominated by the
719   // loop header, not the preheader).
720   assert(!L->contains(ExitBlock) && "Exit block is in the loop?");
721   BasicBlock *NewExit = SplitBlock(ExitBlock, ExitBlock->begin(), this);
722
723   // Okay, now we have a position to branch from and a position to branch to,
724   // insert the new conditional branch.
725   EmitPreheaderBranchOnCondition(Cond, Val, NewExit, NewPH,
726                                  loopPreheader->getTerminator());
727   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(loopPreheader->getTerminator(), L);
728   loopPreheader->getTerminator()->eraseFromParent();
729
730   // We need to reprocess this loop, it could be unswitched again.
731   redoLoop = true;
732
733   // Now that we know that the loop is never entered when this condition is a
734   // particular value, rewrite the loop with this info.  We know that this will
735   // at least eliminate the old branch.
736   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, Cond, Val, false);
737   ++NumTrivial;
738 }
739
740 /// SplitExitEdges - Split all of the edges from inside the loop to their exit
741 /// blocks.  Update the appropriate Phi nodes as we do so.
742 void LoopUnswitch::SplitExitEdges(Loop *L,
743                                 const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks){
744
745   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
746     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
747     SmallVector<BasicBlock *, 4> Preds(pred_begin(ExitBlock),
748                                        pred_end(ExitBlock));
749
750     // Although SplitBlockPredecessors doesn't preserve loop-simplify in
751     // general, if we call it on all predecessors of all exits then it does.
752     if (!ExitBlock->isLandingPad()) {
753       SplitBlockPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", this);
754     } else {
755       SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
756       SplitLandingPadPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", ".us-lcssa",
757                                   this, NewBBs);
758     }
759   }
760 }
761
762 /// UnswitchNontrivialCondition - We determined that the loop is profitable
763 /// to unswitch when LIC equal Val.  Split it into loop versions and test the
764 /// condition outside of either loop.  Return the loops created as Out1/Out2.
765 void LoopUnswitch::UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *Val,
766                                                Loop *L) {
767   Function *F = loopHeader->getParent();
768   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
769         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
770         << " blocks] in Function " << F->getName()
771         << " when '" << *Val << "' == " << *LIC << "\n");
772
773   if (ScalarEvolution *SE = getAnalysisIfAvailable<ScalarEvolution>())
774     SE->forgetLoop(L);
775
776   LoopBlocks.clear();
777   NewBlocks.clear();
778
779   // First step, split the preheader and exit blocks, and add these blocks to
780   // the LoopBlocks list.
781   BasicBlock *NewPreheader = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
782   LoopBlocks.push_back(NewPreheader);
783
784   // We want the loop to come after the preheader, but before the exit blocks.
785   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), L->block_begin(), L->block_end());
786
787   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
788   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
789
790   // Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
791   // the appropriate Phi nodes as we do so.
792   SplitExitEdges(L, ExitBlocks);
793
794   // The exit blocks may have been changed due to edge splitting, recompute.
795   ExitBlocks.clear();
796   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
797
798   // Add exit blocks to the loop blocks.
799   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
800
801   // Next step, clone all of the basic blocks that make up the loop (including
802   // the loop preheader and exit blocks), keeping track of the mapping between
803   // the instructions and blocks.
804   NewBlocks.reserve(LoopBlocks.size());
805   ValueToValueMapTy VMap;
806   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
807     BasicBlock *NewBB = CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], VMap, ".us", F);
808
809     NewBlocks.push_back(NewBB);
810     VMap[LoopBlocks[i]] = NewBB;  // Keep the BB mapping.
811     LPM->cloneBasicBlockSimpleAnalysis(LoopBlocks[i], NewBB, L);
812   }
813
814   // Splice the newly inserted blocks into the function right before the
815   // original preheader.
816   F->getBasicBlockList().splice(NewPreheader, F->getBasicBlockList(),
817                                 NewBlocks[0], F->end());
818
819   // Now we create the new Loop object for the versioned loop.
820   Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), VMap, LI, LPM);
821
822   // Recalculate unswitching quota, inherit simplified switches info for NewBB,
823   // Probably clone more loop-unswitch related loop properties.
824   BranchesInfo.cloneData(NewLoop, L, VMap);
825
826   Loop *ParentLoop = L->getParentLoop();
827   if (ParentLoop) {
828     // Make sure to add the cloned preheader and exit blocks to the parent loop
829     // as well.
830     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], LI->getBase());
831   }
832
833   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
834     BasicBlock *NewExit = cast<BasicBlock>(VMap[ExitBlocks[i]]);
835     // The new exit block should be in the same loop as the old one.
836     if (Loop *ExitBBLoop = LI->getLoopFor(ExitBlocks[i]))
837       ExitBBLoop->addBasicBlockToLoop(NewExit, LI->getBase());
838
839     assert(NewExit->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
840            "Exit block should have been split to have one successor!");
841     BasicBlock *ExitSucc = NewExit->getTerminator()->getSuccessor(0);
842
843     // If the successor of the exit block had PHI nodes, add an entry for
844     // NewExit.
845     PHINode *PN;
846     for (BasicBlock::iterator I = ExitSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
847       PN = cast<PHINode>(I);
848       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExitBlocks[i]);
849       ValueToValueMapTy::iterator It = VMap.find(V);
850       if (It != VMap.end()) V = It->second;
851       PN->addIncoming(V, NewExit);
852     }
853
854     if (LandingPadInst *LPad = NewExit->getLandingPadInst()) {
855       PN = PHINode::Create(LPad->getType(), 0, "",
856                            ExitSucc->getFirstInsertionPt());
857
858       for (pred_iterator I = pred_begin(ExitSucc), E = pred_end(ExitSucc);
859            I != E; ++I) {
860         BasicBlock *BB = *I;
861         LandingPadInst *LPI = BB->getLandingPadInst();
862         LPI->replaceAllUsesWith(PN);
863         PN->addIncoming(LPI, BB);
864       }
865     }
866   }
867
868   // Rewrite the code to refer to itself.
869   for (unsigned i = 0, e = NewBlocks.size(); i != e; ++i)
870     for (BasicBlock::iterator I = NewBlocks[i]->begin(),
871            E = NewBlocks[i]->end(); I != E; ++I)
872       RemapInstruction(I, VMap,RF_NoModuleLevelChanges|RF_IgnoreMissingEntries);
873
874   // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
875   BranchInst *OldBR = cast<BranchInst>(loopPreheader->getTerminator());
876   assert(OldBR->isUnconditional() && OldBR->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
877          "Preheader splitting did not work correctly!");
878
879   // Emit the new branch that selects between the two versions of this loop.
880   EmitPreheaderBranchOnCondition(LIC, Val, NewBlocks[0], LoopBlocks[0], OldBR);
881   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OldBR, L);
882   OldBR->eraseFromParent();
883
884   LoopProcessWorklist.push_back(NewLoop);
885   redoLoop = true;
886
887   // Keep a WeakVH holding onto LIC.  If the first call to RewriteLoopBody
888   // deletes the instruction (for example by simplifying a PHI that feeds into
889   // the condition that we're unswitching on), we don't rewrite the second
890   // iteration.
891   WeakVH LICHandle(LIC);
892
893   // Now we rewrite the original code to know that the condition is true and the
894   // new code to know that the condition is false.
895   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, LIC, Val, false);
896
897   // It's possible that simplifying one loop could cause the other to be
898   // changed to another value or a constant.  If its a constant, don't simplify
899   // it.
900   if (!LoopProcessWorklist.empty() && LoopProcessWorklist.back() == NewLoop &&
901       LICHandle && !isa<Constant>(LICHandle))
902     RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LICHandle, Val, true);
903 }
904
905 /// RemoveFromWorklist - Remove all instances of I from the worklist vector
906 /// specified.
907 static void RemoveFromWorklist(Instruction *I,
908                                std::vector<Instruction*> &Worklist) {
909   std::vector<Instruction*>::iterator WI = std::find(Worklist.begin(),
910                                                      Worklist.end(), I);
911   while (WI != Worklist.end()) {
912     unsigned Offset = WI-Worklist.begin();
913     Worklist.erase(WI);
914     WI = std::find(Worklist.begin()+Offset, Worklist.end(), I);
915   }
916 }
917
918 /// ReplaceUsesOfWith - When we find that I really equals V, remove I from the
919 /// program, replacing all uses with V and update the worklist.
920 static void ReplaceUsesOfWith(Instruction *I, Value *V,
921                               std::vector<Instruction*> &Worklist,
922                               Loop *L, LPPassManager *LPM) {
923   DEBUG(dbgs() << "Replace with '" << *V << "': " << *I);
924
925   // Add uses to the worklist, which may be dead now.
926   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
927     if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
928       Worklist.push_back(Use);
929
930   // Add users to the worklist which may be simplified now.
931   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
932        UI != E; ++UI)
933     Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
934   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
935   RemoveFromWorklist(I, Worklist);
936   I->replaceAllUsesWith(V);
937   I->eraseFromParent();
938   ++NumSimplify;
939 }
940
941 /// RemoveBlockIfDead - If the specified block is dead, remove it, update loop
942 /// information, and remove any dead successors it has.
943 ///
944 void LoopUnswitch::RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
945                                      std::vector<Instruction*> &Worklist,
946                                      Loop *L) {
947   if (pred_begin(BB) != pred_end(BB)) {
948     // This block isn't dead, since an edge to BB was just removed, see if there
949     // are any easy simplifications we can do now.
950     if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
951       // If it has one pred, fold phi nodes in BB.
952       while (isa<PHINode>(BB->begin()))
953         ReplaceUsesOfWith(BB->begin(),
954                           cast<PHINode>(BB->begin())->getIncomingValue(0),
955                           Worklist, L, LPM);
956
957       // If this is the header of a loop and the only pred is the latch, we now
958       // have an unreachable loop.
959       if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
960         if (loopHeader == BB && L->contains(Pred)) {
961           // Remove the branch from the latch to the header block, this makes
962           // the header dead, which will make the latch dead (because the header
963           // dominates the latch).
964           LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Pred->getTerminator(), L);
965           Pred->getTerminator()->eraseFromParent();
966           new UnreachableInst(BB->getContext(), Pred);
967
968           // The loop is now broken, remove it from LI.
969           RemoveLoopFromHierarchy(L);
970
971           // Reprocess the header, which now IS dead.
972           RemoveBlockIfDead(BB, Worklist, L);
973           return;
974         }
975
976       // If pred ends in a uncond branch, add uncond branch to worklist so that
977       // the two blocks will get merged.
978       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator()))
979         if (BI->isUnconditional())
980           Worklist.push_back(BI);
981     }
982     return;
983   }
984
985   DEBUG(dbgs() << "Nuking dead block: " << *BB);
986
987   // Remove the instructions in the basic block from the worklist.
988   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
989     RemoveFromWorklist(I, Worklist);
990
991     // Anything that uses the instructions in this basic block should have their
992     // uses replaced with undefs.
993     // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
994     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
995     if (!I->getType()->isVoidTy())
996       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
997   }
998
999   // If this is the edge to the header block for a loop, remove the loop and
1000   // promote all subloops.
1001   if (Loop *BBLoop = LI->getLoopFor(BB)) {
1002     if (BBLoop->getLoopLatch() == BB) {
1003       RemoveLoopFromHierarchy(BBLoop);
1004       if (currentLoop == BBLoop) {
1005         currentLoop = 0;
1006         redoLoop = false;
1007       }
1008     }
1009   }
1010
1011   // Remove the block from the loop info, which removes it from any loops it
1012   // was in.
1013   LI->removeBlock(BB);
1014
1015
1016   // Remove phi node entries in successors for this block.
1017   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1018   SmallVector<BasicBlock*, 4> Succs;
1019   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1020     Succs.push_back(TI->getSuccessor(i));
1021     TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
1022   }
1023
1024   // Unique the successors, remove anything with multiple uses.
1025   array_pod_sort(Succs.begin(), Succs.end());
1026   Succs.erase(std::unique(Succs.begin(), Succs.end()), Succs.end());
1027
1028   // Remove the basic block, including all of the instructions contained in it.
1029   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BB, L);
1030   BB->eraseFromParent();
1031   // Remove successor blocks here that are not dead, so that we know we only
1032   // have dead blocks in this list.  Nondead blocks have a way of becoming dead,
1033   // then getting removed before we revisit them, which is badness.
1034   //
1035   for (unsigned i = 0; i != Succs.size(); ++i)
1036     if (pred_begin(Succs[i]) != pred_end(Succs[i])) {
1037       // One exception is loop headers.  If this block was the preheader for a
1038       // loop, then we DO want to visit the loop so the loop gets deleted.
1039       // We know that if the successor is a loop header, that this loop had to
1040       // be the preheader: the case where this was the latch block was handled
1041       // above and headers can only have two predecessors.
1042       if (!LI->isLoopHeader(Succs[i])) {
1043         Succs.erase(Succs.begin()+i);
1044         --i;
1045       }
1046     }
1047
1048   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
1049     RemoveBlockIfDead(Succs[i], Worklist, L);
1050 }
1051
1052 /// RemoveLoopFromHierarchy - We have discovered that the specified loop has
1053 /// become unwrapped, either because the backedge was deleted, or because the
1054 /// edge into the header was removed.  If the edge into the header from the
1055 /// latch block was removed, the loop is unwrapped but subloops are still alive,
1056 /// so they just reparent loops.  If the loops are actually dead, they will be
1057 /// removed later.
1058 void LoopUnswitch::RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L) {
1059   LPM->deleteLoopFromQueue(L);
1060   RemoveLoopFromWorklist(L);
1061 }
1062
1063 // RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know either that the value LIC has
1064 // the value specified by Val in the specified loop, or we know it does NOT have
1065 // that value.  Rewrite any uses of LIC or of properties correlated to it.
1066 void LoopUnswitch::RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
1067                                                         Constant *Val,
1068                                                         bool IsEqual) {
1069   assert(!isa<Constant>(LIC) && "Why are we unswitching on a constant?");
1070
1071   // FIXME: Support correlated properties, like:
1072   //  for (...)
1073   //    if (li1 < li2)
1074   //      ...
1075   //    if (li1 > li2)
1076   //      ...
1077
1078   // FOLD boolean conditions (X|LIC), (X&LIC).  Fold conditional branches,
1079   // selects, switches.
1080   std::vector<Instruction*> Worklist;
1081   LLVMContext &Context = Val->getContext();
1082
1083
1084   // If we know that LIC == Val, or that LIC == NotVal, just replace uses of LIC
1085   // in the loop with the appropriate one directly.
1086   if (IsEqual || (isa<ConstantInt>(Val) &&
1087       Val->getType()->isIntegerTy(1))) {
1088     Value *Replacement;
1089     if (IsEqual)
1090       Replacement = Val;
1091     else
1092       Replacement = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Val->getContext()),
1093                                      !cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
1094
1095     for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1096          UI != E; ++UI) {
1097       Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1098       if (!U || !L->contains(U))
1099         continue;
1100       Worklist.push_back(U);
1101     }
1102
1103     for (std::vector<Instruction*>::iterator UI = Worklist.begin();
1104          UI != Worklist.end(); ++UI)
1105       (*UI)->replaceUsesOfWith(LIC, Replacement);
1106
1107     SimplifyCode(Worklist, L);
1108     return;
1109   }
1110
1111   // Otherwise, we don't know the precise value of LIC, but we do know that it
1112   // is certainly NOT "Val".  As such, simplify any uses in the loop that we
1113   // can.  This case occurs when we unswitch switch statements.
1114   for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1115        UI != E; ++UI) {
1116     Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1117     if (!U || !L->contains(U))
1118       continue;
1119
1120     Worklist.push_back(U);
1121
1122     // TODO: We could do other simplifications, for example, turning
1123     // 'icmp eq LIC, Val' -> false.
1124
1125     // If we know that LIC is not Val, use this info to simplify code.
1126     SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(U);
1127     if (SI == 0 || !isa<ConstantInt>(Val)) continue;
1128
1129     SwitchInst::CaseIt DeadCase = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val));
1130     // Default case is live for multiple values.
1131     if (DeadCase == SI->case_default()) continue;
1132
1133     // Found a dead case value.  Don't remove PHI nodes in the
1134     // successor if they become single-entry, those PHI nodes may
1135     // be in the Users list.
1136
1137     BasicBlock *Switch = SI->getParent();
1138     BasicBlock *SISucc = DeadCase.getCaseSuccessor();
1139     BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1140
1141     BranchesInfo.setUnswitched(SI, Val);
1142
1143     if (!SI->findCaseDest(SISucc)) continue;  // Edge is critical.
1144     // If the DeadCase successor dominates the loop latch, then the
1145     // transformation isn't safe since it will delete the sole predecessor edge
1146     // to the latch.
1147     if (Latch && DT->dominates(SISucc, Latch))
1148       continue;
1149
1150     // FIXME: This is a hack.  We need to keep the successor around
1151     // and hooked up so as to preserve the loop structure, because
1152     // trying to update it is complicated.  So instead we preserve the
1153     // loop structure and put the block on a dead code path.
1154     SplitEdge(Switch, SISucc, this);
1155     // Compute the successors instead of relying on the return value
1156     // of SplitEdge, since it may have split the switch successor
1157     // after PHI nodes.
1158     BasicBlock *NewSISucc = DeadCase.getCaseSuccessor();
1159     BasicBlock *OldSISucc = *succ_begin(NewSISucc);
1160     // Create an "unreachable" destination.
1161     BasicBlock *Abort = BasicBlock::Create(Context, "us-unreachable",
1162                                            Switch->getParent(),
1163                                            OldSISucc);
1164     new UnreachableInst(Context, Abort);
1165     // Force the new case destination to branch to the "unreachable"
1166     // block while maintaining a (dead) CFG edge to the old block.
1167     NewSISucc->getTerminator()->eraseFromParent();
1168     BranchInst::Create(Abort, OldSISucc,
1169                        ConstantInt::getTrue(Context), NewSISucc);
1170     // Release the PHI operands for this edge.
1171     for (BasicBlock::iterator II = NewSISucc->begin();
1172          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(II); ++II)
1173       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(Switch),
1174                            UndefValue::get(PN->getType()));
1175     // Tell the domtree about the new block. We don't fully update the
1176     // domtree here -- instead we force it to do a full recomputation
1177     // after the pass is complete -- but we do need to inform it of
1178     // new blocks.
1179     if (DT)
1180       DT->addNewBlock(Abort, NewSISucc);
1181   }
1182
1183   SimplifyCode(Worklist, L);
1184 }
1185
1186 /// SimplifyCode - Okay, now that we have simplified some instructions in the
1187 /// loop, walk over it and constant prop, dce, and fold control flow where
1188 /// possible.  Note that this is effectively a very simple loop-structure-aware
1189 /// optimizer.  During processing of this loop, L could very well be deleted, so
1190 /// it must not be used.
1191 ///
1192 /// FIXME: When the loop optimizer is more mature, separate this out to a new
1193 /// pass.
1194 ///
1195 void LoopUnswitch::SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L) {
1196   while (!Worklist.empty()) {
1197     Instruction *I = Worklist.back();
1198     Worklist.pop_back();
1199
1200     // Simple DCE.
1201     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1202       DEBUG(dbgs() << "Remove dead instruction '" << *I);
1203
1204       // Add uses to the worklist, which may be dead now.
1205       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1206         if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1207           Worklist.push_back(Use);
1208       LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
1209       RemoveFromWorklist(I, Worklist);
1210       I->eraseFromParent();
1211       ++NumSimplify;
1212       continue;
1213     }
1214
1215     // See if instruction simplification can hack this up.  This is common for
1216     // things like "select false, X, Y" after unswitching made the condition be
1217     // 'false'.  TODO: update the domtree properly so we can pass it here.
1218     if (Value *V = SimplifyInstruction(I))
1219       if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(I, V)) {
1220         ReplaceUsesOfWith(I, V, Worklist, L, LPM);
1221         continue;
1222       }
1223
1224     // Special case hacks that appear commonly in unswitched code.
1225     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
1226       if (BI->isUnconditional()) {
1227         // If BI's parent is the only pred of the successor, fold the two blocks
1228         // together.
1229         BasicBlock *Pred = BI->getParent();
1230         BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1231         BasicBlock *SinglePred = Succ->getSinglePredecessor();
1232         if (!SinglePred) continue;  // Nothing to do.
1233         assert(SinglePred == Pred && "CFG broken");
1234
1235         DEBUG(dbgs() << "Merging blocks: " << Pred->getName() << " <- "
1236               << Succ->getName() << "\n");
1237
1238         // Resolve any single entry PHI nodes in Succ.
1239         while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Succ->begin()))
1240           ReplaceUsesOfWith(PN, PN->getIncomingValue(0), Worklist, L, LPM);
1241
1242         // If Succ has any successors with PHI nodes, update them to have
1243         // entries coming from Pred instead of Succ.
1244         Succ->replaceAllUsesWith(Pred);
1245
1246         // Move all of the successor contents from Succ to Pred.
1247         Pred->getInstList().splice(BI, Succ->getInstList(), Succ->begin(),
1248                                    Succ->end());
1249         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1250         BI->eraseFromParent();
1251         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1252
1253         // Remove Succ from the loop tree.
1254         LI->removeBlock(Succ);
1255         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Succ, L);
1256         Succ->eraseFromParent();
1257         ++NumSimplify;
1258         continue;
1259       }
1260
1261       if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())){
1262         // Conditional branch.  Turn it into an unconditional branch, then
1263         // remove dead blocks.
1264         continue;  // FIXME: Enable.
1265
1266         DEBUG(dbgs() << "Folded branch: " << *BI);
1267         BasicBlock *DeadSucc = BI->getSuccessor(CB->getZExtValue());
1268         BasicBlock *LiveSucc = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1269         DeadSucc->removePredecessor(BI->getParent(), true);
1270         Worklist.push_back(BranchInst::Create(LiveSucc, BI));
1271         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1272         BI->eraseFromParent();
1273         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1274         ++NumSimplify;
1275
1276         RemoveBlockIfDead(DeadSucc, Worklist, L);
1277       }
1278       continue;
1279     }
1280   }
1281 }