Fixup for r148132. Type replacement for LoopsProperties: from DenseMap to std::map...
[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/InlineCost.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 50 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     // TODO: This few lines are here for cosmetic purposes only.
133     // Will be removed with the next commit.
134     struct LoopProperties {
135       unsigned CanBeUnswitchedCount;
136       unsigned SizeEstimation;
137     };
138     
139     // TODO: This few lines are here for cosmetic purposes only.
140     // Will be removed with the next commit.
141     typedef DenseMap<const Loop*, LoopProperties> LoopPropsMap;
142     typedef LoopPropsMap::iterator LoopPropsMapIt;
143     LoopPropsMap LoopsProperties;    
144     
145     LUAnalysisCache BranchesInfo;
146     
147     bool OptimizeForSize;
148     bool redoLoop;
149
150     Loop *currentLoop;
151     DominatorTree *DT;
152     BasicBlock *loopHeader;
153     BasicBlock *loopPreheader;
154     
155     // LoopBlocks contains all of the basic blocks of the loop, including the
156     // preheader of the loop, the body of the loop, and the exit blocks of the 
157     // loop, in that order.
158     std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
159     // NewBlocks contained cloned copy of basic blocks from LoopBlocks.
160     std::vector<BasicBlock*> NewBlocks;
161
162   public:
163     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
164     explicit LoopUnswitch(bool Os = false) : 
165       LoopPass(ID), OptimizeForSize(Os), redoLoop(false), 
166       currentLoop(NULL), DT(NULL), loopHeader(NULL),
167       loopPreheader(NULL) {
168         initializeLoopUnswitchPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
169       }
170
171     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
172     bool processCurrentLoop();
173
174     /// This transformation requires natural loop information & requires that
175     /// loop preheaders be inserted into the CFG.
176     ///
177     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
178       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
179       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
180       AU.addRequired<LoopInfo>();
181       AU.addPreserved<LoopInfo>();
182       AU.addRequiredID(LCSSAID);
183       AU.addPreservedID(LCSSAID);
184       AU.addPreserved<DominatorTree>();
185       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
186     }
187
188   private:
189
190     virtual void releaseMemory() {
191       BranchesInfo.forgetLoop(currentLoop);
192     }
193
194     /// RemoveLoopFromWorklist - If the specified loop is on the loop worklist,
195     /// remove it.
196     void RemoveLoopFromWorklist(Loop *L) {
197       std::vector<Loop*>::iterator I = std::find(LoopProcessWorklist.begin(),
198                                                  LoopProcessWorklist.end(), L);
199       if (I != LoopProcessWorklist.end())
200         LoopProcessWorklist.erase(I);
201     }
202     
203     void initLoopData() {
204       loopHeader = currentLoop->getHeader();
205       loopPreheader = currentLoop->getLoopPreheader();
206     }
207
208     /// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.
209     /// Update the appropriate Phi nodes as we do so.
210     void SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks);
211
212     bool UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val);
213     void UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant *Val,
214                                   BasicBlock *ExitBlock);
215     void UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *OnVal, Loop *L);
216
217     void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
218                                               Constant *Val, bool isEqual);
219
220     void EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
221                                         BasicBlock *TrueDest, 
222                                         BasicBlock *FalseDest,
223                                         Instruction *InsertPt);
224
225     void SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L);
226     void RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
227                            std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *l);
228     void RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L);
229     bool IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val = 0,
230                                     BasicBlock **LoopExit = 0);
231
232   };
233 }
234
235 // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
236 // it. Returns true if we can unswitch this loop.
237 bool LUAnalysisCache::countLoop(const Loop* L) {
238   
239   std::pair<LoopPropsMapIt, bool> InsertRes =
240       LoopsProperties.insert(std::make_pair(L, LoopProperties()));
241   
242   LoopProperties& Props = InsertRes.first->second;
243    
244   if (InsertRes.second) {
245     // New loop.
246
247     // Limit the number of instructions to avoid causing significant code
248     // expansion, and the number of basic blocks, to avoid loops with
249     // large numbers of branches which cause loop unswitching to go crazy.
250     // This is a very ad-hoc heuristic.
251     
252     // FIXME: This is overly conservative because it does not take into
253     // consideration code simplification opportunities and code that can
254     // be shared by the resultant unswitched loops.
255     CodeMetrics Metrics;
256     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), 
257            E = L->block_end();
258          I != E; ++I)
259       Metrics.analyzeBasicBlock(*I);    
260
261     Props.SizeEstimation = std::min(Metrics.NumInsts, Metrics.NumBlocks * 5);
262     Props.CanBeUnswitchedCount = MaxSize / (Props.SizeEstimation);
263     MaxSize -= Props.SizeEstimation * Props.CanBeUnswitchedCount;
264   }  
265    
266   if (!Props.CanBeUnswitchedCount) {
267     DEBUG(dbgs() << "NOT unswitching loop %"
268           << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
269           << L->getBlocks().size() << "\n");
270     
271     return false;
272   }
273   
274   // Be careful. This links are good only before new loop addition.
275   CurrentLoopProperties = &Props;
276   CurLoopInstructions = &Props.UnswitchedVals;
277   
278   return true;
279 }
280
281 // Clean all data related to given loop.
282 void LUAnalysisCache::forgetLoop(const Loop* L) {
283   
284   LoopPropsMapIt LIt = LoopsProperties.find(L);
285
286   if (LIt != LoopsProperties.end()) {
287     LoopProperties& Props = LIt->second;
288     MaxSize += Props.CanBeUnswitchedCount * Props.SizeEstimation;
289     LoopsProperties.erase(LIt);
290   }
291   
292   CurrentLoopProperties = NULL;
293   CurLoopInstructions = NULL;  
294 }
295
296 // Mark case value as unswitched.
297 // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
298 // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
299 void LUAnalysisCache::setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
300   (*CurLoopInstructions)[SI].insert(V);
301 }
302
303 // Check was this case value unswitched before or not.
304 bool LUAnalysisCache::isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
305   return (*CurLoopInstructions)[SI].count(V); 
306 }
307
308 // Clone all loop-unswitch related loop properties.
309 // Redistribute unswitching quotas.
310 // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
311 void LUAnalysisCache::cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
312                      const ValueToValueMapTy& VMap) {
313   
314   LoopProperties& NewLoopProps = LoopsProperties[NewLoop];
315   LoopProperties& OldLoopProps = *CurrentLoopProperties;
316   UnswitchedValsMap& Insts = OldLoopProps.UnswitchedVals;
317   
318   // Reallocate "can-be-unswitched quota"
319
320   --OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
321   unsigned Quota = OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
322   NewLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota / 2;
323   OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota - Quota / 2;
324   
325   NewLoopProps.SizeEstimation = OldLoopProps.SizeEstimation;
326   
327   // Clone unswitched values info:
328   // for new loop switches we clone info about values that was
329   // already unswitched and has redundant successors.
330   for (UnswitchedValsIt I = Insts.begin(); I != Insts.end(); ++I) {
331     const SwitchInst* OldInst = I->first;
332     Value* NewI = VMap.lookup(OldInst);
333     const SwitchInst* NewInst = cast_or_null<SwitchInst>(NewI);
334     assert(NewInst && "All instructions that are in SrcBB must be in VMap.");
335     
336     NewLoopProps.UnswitchedVals[NewInst] = OldLoopProps.UnswitchedVals[OldInst];
337   }
338 }
339
340 char LoopUnswitch::ID = 0;
341 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
342                       false, false)
343 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
344 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
345 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
346 INITIALIZE_PASS_END(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
347                       false, false)
348
349 Pass *llvm::createLoopUnswitchPass(bool Os) { 
350   return new LoopUnswitch(Os); 
351 }
352
353 /// FindLIVLoopCondition - Cond is a condition that occurs in L.  If it is
354 /// invariant in the loop, or has an invariant piece, return the invariant.
355 /// Otherwise, return null.
356 static Value *FindLIVLoopCondition(Value *Cond, Loop *L, bool &Changed) {
357   
358   // We started analyze new instruction, increment scanned instructions counter.
359   ++TotalInsts;
360   
361   // We can never unswitch on vector conditions.
362   if (Cond->getType()->isVectorTy())
363     return 0;
364
365   // Constants should be folded, not unswitched on!
366   if (isa<Constant>(Cond)) return 0;
367
368   // TODO: Handle: br (VARIANT|INVARIANT).
369
370   // Hoist simple values out.
371   if (L->makeLoopInvariant(Cond, Changed))
372     return Cond;
373
374   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond))
375     if (BO->getOpcode() == Instruction::And ||
376         BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
377       // If either the left or right side is invariant, we can unswitch on this,
378       // which will cause the branch to go away in one loop and the condition to
379       // simplify in the other one.
380       if (Value *LHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(0), L, Changed))
381         return LHS;
382       if (Value *RHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(1), L, Changed))
383         return RHS;
384     }
385   
386   return 0;
387 }
388
389 bool LoopUnswitch::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM_Ref) {
390   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
391   LPM = &LPM_Ref;
392   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
393   currentLoop = L;
394   Function *F = currentLoop->getHeader()->getParent();
395   bool Changed = false;
396   do {
397     assert(currentLoop->isLCSSAForm(*DT));
398     redoLoop = false;
399     Changed |= processCurrentLoop();
400   } while(redoLoop);
401
402   if (Changed) {
403     // FIXME: Reconstruct dom info, because it is not preserved properly.
404     if (DT)
405       DT->runOnFunction(*F);
406   }
407   return Changed;
408 }
409
410 /// processCurrentLoop - Do actual work and unswitch loop if possible 
411 /// and profitable.
412 bool LoopUnswitch::processCurrentLoop() {
413   bool Changed = false;
414
415   initLoopData();
416   
417   // If LoopSimplify was unable to form a preheader, don't do any unswitching.
418   if (!loopPreheader)
419     return false;
420   
421   LLVMContext &Context = loopHeader->getContext();
422   
423   // Probably we reach the quota of branches for this loop. If so
424   // stop unswitching.
425   if (!BranchesInfo.countLoop(currentLoop))
426     return false;
427
428   // Loop over all of the basic blocks in the loop.  If we find an interior
429   // block that is branching on a loop-invariant condition, we can unswitch this
430   // loop.
431   for (Loop::block_iterator I = currentLoop->block_begin(), 
432          E = currentLoop->block_end(); I != E; ++I) {
433     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
434     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
435       // If this isn't branching on an invariant condition, we can't unswitch
436       // it.
437       if (BI->isConditional()) {
438         // See if this, or some part of it, is loop invariant.  If so, we can
439         // unswitch on it if we desire.
440         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(BI->getCondition(), 
441                                                currentLoop, Changed);
442         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, 
443                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
444           ++NumBranches;
445           return true;
446         }
447       }      
448     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
449       Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), 
450                                              currentLoop, Changed);
451       unsigned NumCases = SI->getNumCases(); 
452       if (LoopCond && NumCases > 1) {
453         // Find a value to unswitch on:
454         // FIXME: this should chose the most expensive case!
455         // FIXME: scan for a case with a non-critical edge?
456         Constant *UnswitchVal = NULL;
457         
458         // Do not process same value again and again.
459         // At this point we have some cases already unswitched and
460         // some not yet unswitched. Let's find the first not yet unswitched one.
461         for (unsigned i = 1; i < NumCases; ++i) {
462           Constant* UnswitchValCandidate = SI->getCaseValue(i);
463           if (!BranchesInfo.isUnswitched(SI, UnswitchValCandidate)) {
464             UnswitchVal = UnswitchValCandidate;
465             break;
466           }
467         }
468         
469         if (!UnswitchVal)
470           continue;
471
472         if (UnswitchIfProfitable(LoopCond, UnswitchVal)) {
473           ++NumSwitches;
474           return true;
475         }
476       }
477     }
478     
479     // Scan the instructions to check for unswitchable values.
480     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end(); 
481          BBI != E; ++BBI)
482       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI)) {
483         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), 
484                                                currentLoop, Changed);
485         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, 
486                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
487           ++NumSelects;
488           return true;
489         }
490       }
491   }
492   return Changed;
493 }
494
495 /// isTrivialLoopExitBlock - Check to see if all paths from BB exit the
496 /// loop with no side effects (including infinite loops).
497 ///
498 /// If true, we return true and set ExitBB to the block we
499 /// exit through.
500 ///
501 static bool isTrivialLoopExitBlockHelper(Loop *L, BasicBlock *BB,
502                                          BasicBlock *&ExitBB,
503                                          std::set<BasicBlock*> &Visited) {
504   if (!Visited.insert(BB).second) {
505     // Already visited. Without more analysis, this could indicate an infinite
506     // loop.
507     return false;
508   } else if (!L->contains(BB)) {
509     // Otherwise, this is a loop exit, this is fine so long as this is the
510     // first exit.
511     if (ExitBB != 0) return false;
512     ExitBB = BB;
513     return true;
514   }
515   
516   // Otherwise, this is an unvisited intra-loop node.  Check all successors.
517   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI) {
518     // Check to see if the successor is a trivial loop exit.
519     if (!isTrivialLoopExitBlockHelper(L, *SI, ExitBB, Visited))
520       return false;
521   }
522
523   // Okay, everything after this looks good, check to make sure that this block
524   // doesn't include any side effects.
525   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
526     if (I->mayHaveSideEffects())
527       return false;
528   
529   return true;
530 }
531
532 /// isTrivialLoopExitBlock - Return true if the specified block unconditionally
533 /// leads to an exit from the specified loop, and has no side-effects in the 
534 /// process.  If so, return the block that is exited to, otherwise return null.
535 static BasicBlock *isTrivialLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *BB) {
536   std::set<BasicBlock*> Visited;
537   Visited.insert(L->getHeader());  // Branches to header make infinite loops.
538   BasicBlock *ExitBB = 0;
539   if (isTrivialLoopExitBlockHelper(L, BB, ExitBB, Visited))
540     return ExitBB;
541   return 0;
542 }
543
544 /// IsTrivialUnswitchCondition - Check to see if this unswitch condition is
545 /// trivial: that is, that the condition controls whether or not the loop does
546 /// anything at all.  If this is a trivial condition, unswitching produces no
547 /// code duplications (equivalently, it produces a simpler loop and a new empty
548 /// loop, which gets deleted).
549 ///
550 /// If this is a trivial condition, return true, otherwise return false.  When
551 /// returning true, this sets Cond and Val to the condition that controls the
552 /// trivial condition: when Cond dynamically equals Val, the loop is known to
553 /// exit.  Finally, this sets LoopExit to the BB that the loop exits to when
554 /// Cond == Val.
555 ///
556 bool LoopUnswitch::IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val,
557                                        BasicBlock **LoopExit) {
558   BasicBlock *Header = currentLoop->getHeader();
559   TerminatorInst *HeaderTerm = Header->getTerminator();
560   LLVMContext &Context = Header->getContext();
561   
562   BasicBlock *LoopExitBB = 0;
563   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(HeaderTerm)) {
564     // If the header block doesn't end with a conditional branch on Cond, we
565     // can't handle it.
566     if (!BI->isConditional() || BI->getCondition() != Cond)
567       return false;
568   
569     // Check to see if a successor of the branch is guaranteed to 
570     // exit through a unique exit block without having any 
571     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
572     // this.
573     if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
574                                              BI->getSuccessor(0)))) {
575       if (Val) *Val = ConstantInt::getTrue(Context);
576     } else if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
577                                                     BI->getSuccessor(1)))) {
578       if (Val) *Val = ConstantInt::getFalse(Context);
579     }
580   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(HeaderTerm)) {
581     // If this isn't a switch on Cond, we can't handle it.
582     if (SI->getCondition() != Cond) return false;
583     
584     // Check to see if a successor of the switch is guaranteed to go to the
585     // latch block or exit through a one exit block without having any 
586     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
587     // this. 
588     // Note that we can't trivially unswitch on the default case or
589     // on already unswitched cases.
590     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
591       BasicBlock* LoopExitCandidate;
592       if ((LoopExitCandidate = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
593                                                SI->getSuccessor(i)))) {
594         // Okay, we found a trivial case, remember the value that is trivial.
595         ConstantInt* CaseVal = SI->getCaseValue(i);
596
597         // Check that it was not unswitched before, since already unswitched
598         // trivial vals are looks trivial too.
599         if (BranchesInfo.isUnswitched(SI, CaseVal))
600           continue;
601         LoopExitBB = LoopExitCandidate;
602         if (Val) *Val = CaseVal;
603         break;
604       }
605     }
606   }
607
608   // If we didn't find a single unique LoopExit block, or if the loop exit block
609   // contains phi nodes, this isn't trivial.
610   if (!LoopExitBB || isa<PHINode>(LoopExitBB->begin()))
611     return false;   // Can't handle this.
612   
613   if (LoopExit) *LoopExit = LoopExitBB;
614   
615   // We already know that nothing uses any scalar values defined inside of this
616   // loop.  As such, we just have to check to see if this loop will execute any
617   // side-effecting instructions (e.g. stores, calls, volatile loads) in the
618   // part of the loop that the code *would* execute.  We already checked the
619   // tail, check the header now.
620   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(), E = Header->end(); I != E; ++I)
621     if (I->mayHaveSideEffects())
622       return false;
623   return true;
624 }
625
626 /// UnswitchIfProfitable - We have found that we can unswitch currentLoop when
627 /// LoopCond == Val to simplify the loop.  If we decide that this is profitable,
628 /// unswitch the loop, reprocess the pieces, then return true.
629 bool LoopUnswitch::UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val) {
630
631   Function *F = loopHeader->getParent();
632
633   Constant *CondVal = 0;
634   BasicBlock *ExitBlock = 0;
635   if (IsTrivialUnswitchCondition(LoopCond, &CondVal, &ExitBlock)) {
636     // If the condition is trivial, always unswitch. There is no code growth
637     // for this case.
638     UnswitchTrivialCondition(currentLoop, LoopCond, CondVal, ExitBlock);
639     return true;
640   }
641
642   // Check to see if it would be profitable to unswitch current loop.
643
644   // Do not do non-trivial unswitch while optimizing for size.
645   if (OptimizeForSize || F->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize))
646     return false;
647
648   UnswitchNontrivialCondition(LoopCond, Val, currentLoop);
649   return true;
650 }
651
652 /// CloneLoop - Recursively clone the specified loop and all of its children,
653 /// mapping the blocks with the specified map.
654 static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, ValueToValueMapTy &VM,
655                        LoopInfo *LI, LPPassManager *LPM) {
656   Loop *New = new Loop();
657   LPM->insertLoop(New, PL);
658
659   // Add all of the blocks in L to the new loop.
660   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
661        I != E; ++I)
662     if (LI->getLoopFor(*I) == L)
663       New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), LI->getBase());
664
665   // Add all of the subloops to the new loop.
666   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
667     CloneLoop(*I, New, VM, LI, LPM);
668
669   return New;
670 }
671
672 /// EmitPreheaderBranchOnCondition - Emit a conditional branch on two values
673 /// if LIC == Val, branch to TrueDst, otherwise branch to FalseDest.  Insert the
674 /// code immediately before InsertPt.
675 void LoopUnswitch::EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
676                                                   BasicBlock *TrueDest,
677                                                   BasicBlock *FalseDest,
678                                                   Instruction *InsertPt) {
679   // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
680   // code is the true version and the new code is the false version.
681   Value *BranchVal = LIC;
682   if (!isa<ConstantInt>(Val) ||
683       Val->getType() != Type::getInt1Ty(LIC->getContext()))
684     BranchVal = new ICmpInst(InsertPt, ICmpInst::ICMP_EQ, LIC, Val);
685   else if (Val != ConstantInt::getTrue(Val->getContext()))
686     // We want to enter the new loop when the condition is true.
687     std::swap(TrueDest, FalseDest);
688
689   // Insert the new branch.
690   BranchInst *BI = BranchInst::Create(TrueDest, FalseDest, BranchVal, InsertPt);
691
692   // If either edge is critical, split it. This helps preserve LoopSimplify
693   // form for enclosing loops.
694   SplitCriticalEdge(BI, 0, this);
695   SplitCriticalEdge(BI, 1, this);
696 }
697
698 /// UnswitchTrivialCondition - Given a loop that has a trivial unswitchable
699 /// condition in it (a cond branch from its header block to its latch block,
700 /// where the path through the loop that doesn't execute its body has no 
701 /// side-effects), unswitch it.  This doesn't involve any code duplication, just
702 /// moving the conditional branch outside of the loop and updating loop info.
703 void LoopUnswitch::UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, 
704                                             Constant *Val, 
705                                             BasicBlock *ExitBlock) {
706   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Trivial-Unswitch loop %"
707         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
708         << " blocks] in Function " << L->getHeader()->getParent()->getName()
709         << " on cond: " << *Val << " == " << *Cond << "\n");
710   
711   // First step, split the preheader, so that we know that there is a safe place
712   // to insert the conditional branch.  We will change loopPreheader to have a
713   // conditional branch on Cond.
714   BasicBlock *NewPH = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
715
716   // Now that we have a place to insert the conditional branch, create a place
717   // to branch to: this is the exit block out of the loop that we should
718   // short-circuit to.
719   
720   // Split this block now, so that the loop maintains its exit block, and so
721   // that the jump from the preheader can execute the contents of the exit block
722   // without actually branching to it (the exit block should be dominated by the
723   // loop header, not the preheader).
724   assert(!L->contains(ExitBlock) && "Exit block is in the loop?");
725   BasicBlock *NewExit = SplitBlock(ExitBlock, ExitBlock->begin(), this);
726     
727   // Okay, now we have a position to branch from and a position to branch to, 
728   // insert the new conditional branch.
729   EmitPreheaderBranchOnCondition(Cond, Val, NewExit, NewPH, 
730                                  loopPreheader->getTerminator());
731   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(loopPreheader->getTerminator(), L);
732   loopPreheader->getTerminator()->eraseFromParent();
733
734   // We need to reprocess this loop, it could be unswitched again.
735   redoLoop = true;
736   
737   // Now that we know that the loop is never entered when this condition is a
738   // particular value, rewrite the loop with this info.  We know that this will
739   // at least eliminate the old branch.
740   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, Cond, Val, false);
741   ++NumTrivial;
742 }
743
744 /// SplitExitEdges - Split all of the edges from inside the loop to their exit
745 /// blocks.  Update the appropriate Phi nodes as we do so.
746 void LoopUnswitch::SplitExitEdges(Loop *L, 
747                                 const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks){
748
749   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
750     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
751     SmallVector<BasicBlock *, 4> Preds(pred_begin(ExitBlock),
752                                        pred_end(ExitBlock));
753
754     // Although SplitBlockPredecessors doesn't preserve loop-simplify in
755     // general, if we call it on all predecessors of all exits then it does.
756     if (!ExitBlock->isLandingPad()) {
757       SplitBlockPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", this);
758     } else {
759       SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
760       SplitLandingPadPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", ".us-lcssa",
761                                   this, NewBBs);
762     }
763   }
764 }
765
766 /// UnswitchNontrivialCondition - We determined that the loop is profitable 
767 /// to unswitch when LIC equal Val.  Split it into loop versions and test the 
768 /// condition outside of either loop.  Return the loops created as Out1/Out2.
769 void LoopUnswitch::UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *Val, 
770                                                Loop *L) {
771   Function *F = loopHeader->getParent();
772   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
773         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
774         << " blocks] in Function " << F->getName()
775         << " when '" << *Val << "' == " << *LIC << "\n");
776
777   if (ScalarEvolution *SE = getAnalysisIfAvailable<ScalarEvolution>())
778     SE->forgetLoop(L);
779
780   LoopBlocks.clear();
781   NewBlocks.clear();
782
783   // First step, split the preheader and exit blocks, and add these blocks to
784   // the LoopBlocks list.
785   BasicBlock *NewPreheader = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
786   LoopBlocks.push_back(NewPreheader);
787
788   // We want the loop to come after the preheader, but before the exit blocks.
789   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), L->block_begin(), L->block_end());
790
791   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
792   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
793
794   // Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
795   // the appropriate Phi nodes as we do so.
796   SplitExitEdges(L, ExitBlocks);
797
798   // The exit blocks may have been changed due to edge splitting, recompute.
799   ExitBlocks.clear();
800   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
801
802   // Add exit blocks to the loop blocks.
803   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
804
805   // Next step, clone all of the basic blocks that make up the loop (including
806   // the loop preheader and exit blocks), keeping track of the mapping between
807   // the instructions and blocks.
808   NewBlocks.reserve(LoopBlocks.size());
809   ValueToValueMapTy VMap;
810   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
811     BasicBlock *NewBB = CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], VMap, ".us", F);
812     
813     NewBlocks.push_back(NewBB);
814     VMap[LoopBlocks[i]] = NewBB;  // Keep the BB mapping.
815     LPM->cloneBasicBlockSimpleAnalysis(LoopBlocks[i], NewBB, L);
816   }
817
818   // Splice the newly inserted blocks into the function right before the
819   // original preheader.
820   F->getBasicBlockList().splice(NewPreheader, F->getBasicBlockList(),
821                                 NewBlocks[0], F->end());
822
823   // Now we create the new Loop object for the versioned loop.
824   Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), VMap, LI, LPM);
825
826   // Recalculate unswitching quota, inherit simplified switches info for NewBB,
827   // Probably clone more loop-unswitch related loop properties.
828   BranchesInfo.cloneData(NewLoop, L, VMap);
829
830   Loop *ParentLoop = L->getParentLoop();
831   if (ParentLoop) {
832     // Make sure to add the cloned preheader and exit blocks to the parent loop
833     // as well.
834     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], LI->getBase());
835   }
836
837   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
838     BasicBlock *NewExit = cast<BasicBlock>(VMap[ExitBlocks[i]]);
839     // The new exit block should be in the same loop as the old one.
840     if (Loop *ExitBBLoop = LI->getLoopFor(ExitBlocks[i]))
841       ExitBBLoop->addBasicBlockToLoop(NewExit, LI->getBase());
842     
843     assert(NewExit->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
844            "Exit block should have been split to have one successor!");
845     BasicBlock *ExitSucc = NewExit->getTerminator()->getSuccessor(0);
846
847     // If the successor of the exit block had PHI nodes, add an entry for
848     // NewExit.
849     PHINode *PN;
850     for (BasicBlock::iterator I = ExitSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
851       PN = cast<PHINode>(I);
852       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExitBlocks[i]);
853       ValueToValueMapTy::iterator It = VMap.find(V);
854       if (It != VMap.end()) V = It->second;
855       PN->addIncoming(V, NewExit);
856     }
857
858     if (LandingPadInst *LPad = NewExit->getLandingPadInst()) {
859       PN = PHINode::Create(LPad->getType(), 0, "",
860                            ExitSucc->getFirstInsertionPt());
861
862       for (pred_iterator I = pred_begin(ExitSucc), E = pred_end(ExitSucc);
863            I != E; ++I) {
864         BasicBlock *BB = *I;
865         LandingPadInst *LPI = BB->getLandingPadInst();
866         LPI->replaceAllUsesWith(PN);
867         PN->addIncoming(LPI, BB);
868       }
869     }
870   }
871
872   // Rewrite the code to refer to itself.
873   for (unsigned i = 0, e = NewBlocks.size(); i != e; ++i)
874     for (BasicBlock::iterator I = NewBlocks[i]->begin(),
875            E = NewBlocks[i]->end(); I != E; ++I)
876       RemapInstruction(I, VMap,RF_NoModuleLevelChanges|RF_IgnoreMissingEntries);
877   
878   // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
879   BranchInst *OldBR = cast<BranchInst>(loopPreheader->getTerminator());
880   assert(OldBR->isUnconditional() && OldBR->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
881          "Preheader splitting did not work correctly!");
882
883   // Emit the new branch that selects between the two versions of this loop.
884   EmitPreheaderBranchOnCondition(LIC, Val, NewBlocks[0], LoopBlocks[0], OldBR);
885   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OldBR, L);
886   OldBR->eraseFromParent();
887
888   LoopProcessWorklist.push_back(NewLoop);
889   redoLoop = true;
890
891   // Keep a WeakVH holding onto LIC.  If the first call to RewriteLoopBody
892   // deletes the instruction (for example by simplifying a PHI that feeds into
893   // the condition that we're unswitching on), we don't rewrite the second
894   // iteration.
895   WeakVH LICHandle(LIC);
896   
897   // Now we rewrite the original code to know that the condition is true and the
898   // new code to know that the condition is false.
899   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, LIC, Val, false);
900
901   // It's possible that simplifying one loop could cause the other to be
902   // changed to another value or a constant.  If its a constant, don't simplify
903   // it.
904   if (!LoopProcessWorklist.empty() && LoopProcessWorklist.back() == NewLoop &&
905       LICHandle && !isa<Constant>(LICHandle))
906     RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LICHandle, Val, true);
907 }
908
909 /// RemoveFromWorklist - Remove all instances of I from the worklist vector
910 /// specified.
911 static void RemoveFromWorklist(Instruction *I, 
912                                std::vector<Instruction*> &Worklist) {
913   std::vector<Instruction*>::iterator WI = std::find(Worklist.begin(),
914                                                      Worklist.end(), I);
915   while (WI != Worklist.end()) {
916     unsigned Offset = WI-Worklist.begin();
917     Worklist.erase(WI);
918     WI = std::find(Worklist.begin()+Offset, Worklist.end(), I);
919   }
920 }
921
922 /// ReplaceUsesOfWith - When we find that I really equals V, remove I from the
923 /// program, replacing all uses with V and update the worklist.
924 static void ReplaceUsesOfWith(Instruction *I, Value *V, 
925                               std::vector<Instruction*> &Worklist,
926                               Loop *L, LPPassManager *LPM) {
927   DEBUG(dbgs() << "Replace with '" << *V << "': " << *I);
928
929   // Add uses to the worklist, which may be dead now.
930   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
931     if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
932       Worklist.push_back(Use);
933
934   // Add users to the worklist which may be simplified now.
935   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
936        UI != E; ++UI)
937     Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
938   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
939   RemoveFromWorklist(I, Worklist);
940   I->replaceAllUsesWith(V);
941   I->eraseFromParent();
942   ++NumSimplify;
943 }
944
945 /// RemoveBlockIfDead - If the specified block is dead, remove it, update loop
946 /// information, and remove any dead successors it has.
947 ///
948 void LoopUnswitch::RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
949                                      std::vector<Instruction*> &Worklist,
950                                      Loop *L) {
951   if (pred_begin(BB) != pred_end(BB)) {
952     // This block isn't dead, since an edge to BB was just removed, see if there
953     // are any easy simplifications we can do now.
954     if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
955       // If it has one pred, fold phi nodes in BB.
956       while (isa<PHINode>(BB->begin()))
957         ReplaceUsesOfWith(BB->begin(), 
958                           cast<PHINode>(BB->begin())->getIncomingValue(0), 
959                           Worklist, L, LPM);
960       
961       // If this is the header of a loop and the only pred is the latch, we now
962       // have an unreachable loop.
963       if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
964         if (loopHeader == BB && L->contains(Pred)) {
965           // Remove the branch from the latch to the header block, this makes
966           // the header dead, which will make the latch dead (because the header
967           // dominates the latch).
968           LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Pred->getTerminator(), L);
969           Pred->getTerminator()->eraseFromParent();
970           new UnreachableInst(BB->getContext(), Pred);
971           
972           // The loop is now broken, remove it from LI.
973           RemoveLoopFromHierarchy(L);
974           
975           // Reprocess the header, which now IS dead.
976           RemoveBlockIfDead(BB, Worklist, L);
977           return;
978         }
979       
980       // If pred ends in a uncond branch, add uncond branch to worklist so that
981       // the two blocks will get merged.
982       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator()))
983         if (BI->isUnconditional())
984           Worklist.push_back(BI);
985     }
986     return;
987   }
988
989   DEBUG(dbgs() << "Nuking dead block: " << *BB);
990   
991   // Remove the instructions in the basic block from the worklist.
992   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
993     RemoveFromWorklist(I, Worklist);
994     
995     // Anything that uses the instructions in this basic block should have their
996     // uses replaced with undefs.
997     // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
998     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
999     if (!I->getType()->isVoidTy())
1000       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
1001   }
1002   
1003   // If this is the edge to the header block for a loop, remove the loop and
1004   // promote all subloops.
1005   if (Loop *BBLoop = LI->getLoopFor(BB)) {
1006     if (BBLoop->getLoopLatch() == BB) {
1007       RemoveLoopFromHierarchy(BBLoop);
1008       if (currentLoop == BBLoop) {
1009         currentLoop = 0;
1010         redoLoop = false;
1011       }
1012     }
1013   }
1014
1015   // Remove the block from the loop info, which removes it from any loops it
1016   // was in.
1017   LI->removeBlock(BB);
1018   
1019   
1020   // Remove phi node entries in successors for this block.
1021   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1022   SmallVector<BasicBlock*, 4> Succs;
1023   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1024     Succs.push_back(TI->getSuccessor(i));
1025     TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
1026   }
1027   
1028   // Unique the successors, remove anything with multiple uses.
1029   array_pod_sort(Succs.begin(), Succs.end());
1030   Succs.erase(std::unique(Succs.begin(), Succs.end()), Succs.end());
1031   
1032   // Remove the basic block, including all of the instructions contained in it.
1033   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BB, L);  
1034   BB->eraseFromParent();
1035   // Remove successor blocks here that are not dead, so that we know we only
1036   // have dead blocks in this list.  Nondead blocks have a way of becoming dead,
1037   // then getting removed before we revisit them, which is badness.
1038   //
1039   for (unsigned i = 0; i != Succs.size(); ++i)
1040     if (pred_begin(Succs[i]) != pred_end(Succs[i])) {
1041       // One exception is loop headers.  If this block was the preheader for a
1042       // loop, then we DO want to visit the loop so the loop gets deleted.
1043       // We know that if the successor is a loop header, that this loop had to
1044       // be the preheader: the case where this was the latch block was handled
1045       // above and headers can only have two predecessors.
1046       if (!LI->isLoopHeader(Succs[i])) {
1047         Succs.erase(Succs.begin()+i);
1048         --i;
1049       }
1050     }
1051   
1052   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
1053     RemoveBlockIfDead(Succs[i], Worklist, L);
1054 }
1055
1056 /// RemoveLoopFromHierarchy - We have discovered that the specified loop has
1057 /// become unwrapped, either because the backedge was deleted, or because the
1058 /// edge into the header was removed.  If the edge into the header from the
1059 /// latch block was removed, the loop is unwrapped but subloops are still alive,
1060 /// so they just reparent loops.  If the loops are actually dead, they will be
1061 /// removed later.
1062 void LoopUnswitch::RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L) {
1063   LPM->deleteLoopFromQueue(L);
1064   RemoveLoopFromWorklist(L);
1065 }
1066
1067 // RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know either that the value LIC has
1068 // the value specified by Val in the specified loop, or we know it does NOT have
1069 // that value.  Rewrite any uses of LIC or of properties correlated to it.
1070 void LoopUnswitch::RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
1071                                                         Constant *Val,
1072                                                         bool IsEqual) {
1073   assert(!isa<Constant>(LIC) && "Why are we unswitching on a constant?");
1074   
1075   // FIXME: Support correlated properties, like:
1076   //  for (...)
1077   //    if (li1 < li2)
1078   //      ...
1079   //    if (li1 > li2)
1080   //      ...
1081   
1082   // FOLD boolean conditions (X|LIC), (X&LIC).  Fold conditional branches,
1083   // selects, switches.
1084   std::vector<Instruction*> Worklist;
1085   LLVMContext &Context = Val->getContext();
1086
1087
1088   // If we know that LIC == Val, or that LIC == NotVal, just replace uses of LIC
1089   // in the loop with the appropriate one directly.
1090   if (IsEqual || (isa<ConstantInt>(Val) &&
1091       Val->getType()->isIntegerTy(1))) {
1092     Value *Replacement;
1093     if (IsEqual)
1094       Replacement = Val;
1095     else
1096       Replacement = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Val->getContext()), 
1097                                      !cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
1098     
1099     for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1100          UI != E; ++UI) {
1101       Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1102       if (!U || !L->contains(U))
1103         continue;
1104       Worklist.push_back(U);
1105     }
1106     
1107     for (std::vector<Instruction*>::iterator UI = Worklist.begin();
1108          UI != Worklist.end(); ++UI)
1109       (*UI)->replaceUsesOfWith(LIC, Replacement);        
1110     
1111     SimplifyCode(Worklist, L);
1112     return;
1113   }
1114   
1115   // Otherwise, we don't know the precise value of LIC, but we do know that it
1116   // is certainly NOT "Val".  As such, simplify any uses in the loop that we
1117   // can.  This case occurs when we unswitch switch statements.
1118   for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1119        UI != E; ++UI) {
1120     Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1121     if (!U || !L->contains(U))
1122       continue;
1123
1124     Worklist.push_back(U);
1125
1126     // TODO: We could do other simplifications, for example, turning 
1127     // 'icmp eq LIC, Val' -> false.
1128
1129     // If we know that LIC is not Val, use this info to simplify code.
1130     SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(U);
1131     if (SI == 0 || !isa<ConstantInt>(Val)) continue;
1132     
1133     unsigned DeadCase = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val));
1134     if (DeadCase == 0) continue;  // Default case is live for multiple values.
1135     
1136     // Found a dead case value.  Don't remove PHI nodes in the 
1137     // successor if they become single-entry, those PHI nodes may
1138     // be in the Users list.
1139
1140     BasicBlock *Switch = SI->getParent();
1141     BasicBlock *SISucc = SI->getSuccessor(DeadCase);
1142     BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1143     
1144     BranchesInfo.setUnswitched(SI, Val);
1145     
1146     if (!SI->findCaseDest(SISucc)) continue;  // Edge is critical.
1147     // If the DeadCase successor dominates the loop latch, then the
1148     // transformation isn't safe since it will delete the sole predecessor edge
1149     // to the latch.
1150     if (Latch && DT->dominates(SISucc, Latch))
1151       continue;
1152
1153     // FIXME: This is a hack.  We need to keep the successor around
1154     // and hooked up so as to preserve the loop structure, because
1155     // trying to update it is complicated.  So instead we preserve the
1156     // loop structure and put the block on a dead code path.
1157     SplitEdge(Switch, SISucc, this);
1158     // Compute the successors instead of relying on the return value
1159     // of SplitEdge, since it may have split the switch successor
1160     // after PHI nodes.
1161     BasicBlock *NewSISucc = SI->getSuccessor(DeadCase);
1162     BasicBlock *OldSISucc = *succ_begin(NewSISucc);
1163     // Create an "unreachable" destination.
1164     BasicBlock *Abort = BasicBlock::Create(Context, "us-unreachable",
1165                                            Switch->getParent(),
1166                                            OldSISucc);
1167     new UnreachableInst(Context, Abort);
1168     // Force the new case destination to branch to the "unreachable"
1169     // block while maintaining a (dead) CFG edge to the old block.
1170     NewSISucc->getTerminator()->eraseFromParent();
1171     BranchInst::Create(Abort, OldSISucc,
1172                        ConstantInt::getTrue(Context), NewSISucc);
1173     // Release the PHI operands for this edge.
1174     for (BasicBlock::iterator II = NewSISucc->begin();
1175          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(II); ++II)
1176       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(Switch),
1177                            UndefValue::get(PN->getType()));
1178     // Tell the domtree about the new block. We don't fully update the
1179     // domtree here -- instead we force it to do a full recomputation
1180     // after the pass is complete -- but we do need to inform it of
1181     // new blocks.
1182     if (DT)
1183       DT->addNewBlock(Abort, NewSISucc);
1184   }
1185   
1186   SimplifyCode(Worklist, L);
1187 }
1188
1189 /// SimplifyCode - Okay, now that we have simplified some instructions in the
1190 /// loop, walk over it and constant prop, dce, and fold control flow where
1191 /// possible.  Note that this is effectively a very simple loop-structure-aware
1192 /// optimizer.  During processing of this loop, L could very well be deleted, so
1193 /// it must not be used.
1194 ///
1195 /// FIXME: When the loop optimizer is more mature, separate this out to a new
1196 /// pass.
1197 ///
1198 void LoopUnswitch::SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L) {
1199   while (!Worklist.empty()) {
1200     Instruction *I = Worklist.back();
1201     Worklist.pop_back();
1202
1203     // Simple DCE.
1204     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1205       DEBUG(dbgs() << "Remove dead instruction '" << *I);
1206       
1207       // Add uses to the worklist, which may be dead now.
1208       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1209         if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1210           Worklist.push_back(Use);
1211       LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
1212       RemoveFromWorklist(I, Worklist);
1213       I->eraseFromParent();
1214       ++NumSimplify;
1215       continue;
1216     }
1217
1218     // See if instruction simplification can hack this up.  This is common for
1219     // things like "select false, X, Y" after unswitching made the condition be
1220     // 'false'.
1221     if (Value *V = SimplifyInstruction(I, 0, 0, DT))
1222       if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(I, V)) {
1223         ReplaceUsesOfWith(I, V, Worklist, L, LPM);
1224         continue;
1225       }
1226
1227     // Special case hacks that appear commonly in unswitched code.
1228     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
1229       if (BI->isUnconditional()) {
1230         // If BI's parent is the only pred of the successor, fold the two blocks
1231         // together.
1232         BasicBlock *Pred = BI->getParent();
1233         BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1234         BasicBlock *SinglePred = Succ->getSinglePredecessor();
1235         if (!SinglePred) continue;  // Nothing to do.
1236         assert(SinglePred == Pred && "CFG broken");
1237
1238         DEBUG(dbgs() << "Merging blocks: " << Pred->getName() << " <- " 
1239               << Succ->getName() << "\n");
1240         
1241         // Resolve any single entry PHI nodes in Succ.
1242         while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Succ->begin()))
1243           ReplaceUsesOfWith(PN, PN->getIncomingValue(0), Worklist, L, LPM);
1244         
1245         // If Succ has any successors with PHI nodes, update them to have
1246         // entries coming from Pred instead of Succ.
1247         Succ->replaceAllUsesWith(Pred);
1248         
1249         // Move all of the successor contents from Succ to Pred.
1250         Pred->getInstList().splice(BI, Succ->getInstList(), Succ->begin(),
1251                                    Succ->end());
1252         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1253         BI->eraseFromParent();
1254         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1255         
1256         // Remove Succ from the loop tree.
1257         LI->removeBlock(Succ);
1258         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Succ, L);
1259         Succ->eraseFromParent();
1260         ++NumSimplify;
1261         continue;
1262       }
1263       
1264       if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())){
1265         // Conditional branch.  Turn it into an unconditional branch, then
1266         // remove dead blocks.
1267         continue;  // FIXME: Enable.
1268
1269         DEBUG(dbgs() << "Folded branch: " << *BI);
1270         BasicBlock *DeadSucc = BI->getSuccessor(CB->getZExtValue());
1271         BasicBlock *LiveSucc = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1272         DeadSucc->removePredecessor(BI->getParent(), true);
1273         Worklist.push_back(BranchInst::Create(LiveSucc, BI));
1274         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1275         BI->eraseFromParent();
1276         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1277         ++NumSimplify;
1278
1279         RemoveBlockIfDead(DeadSucc, Worklist, L);
1280       }
1281       continue;
1282     }
1283   }
1284 }