Cosmetic patch for r148132.
[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 <set>
52 using namespace llvm;
53
54 STATISTIC(NumBranches, "Number of branches unswitched");
55 STATISTIC(NumSwitches, "Number of switches unswitched");
56 STATISTIC(NumSelects , "Number of selects unswitched");
57 STATISTIC(NumTrivial , "Number of unswitches that are trivial");
58 STATISTIC(NumSimplify, "Number of simplifications of unswitched code");
59 STATISTIC(TotalInsts,  "Total number of instructions analyzed");
60
61 // The specific value of 50 here was chosen based only on intuition and a
62 // few specific examples.
63 static cl::opt<unsigned>
64 Threshold("loop-unswitch-threshold", cl::desc("Max loop size to unswitch"),
65           cl::init(100), cl::Hidden);
66   
67 namespace {
68   
69   class LUAnalysisCache {
70
71     typedef DenseMap<const SwitchInst*, SmallPtrSet<const Value *,8> >
72       UnswitchedValsMap;
73     
74     typedef UnswitchedValsMap::iterator UnswitchedValsIt;
75       
76     struct LoopProperties {
77       unsigned CanBeUnswitchedCount;
78       unsigned SizeEstimation;
79       UnswitchedValsMap UnswitchedVals;
80     };
81     
82     typedef DenseMap<const Loop*, LoopProperties> LoopPropsMap;
83     typedef LoopPropsMap::iterator LoopPropsMapIt;
84     
85     LoopPropsMap LoopsProperties;
86     UnswitchedValsMap* CurLoopInstructions;
87     LoopProperties* CurrentLoopProperties;
88     
89     // Max size of code we can produce on remained iterations.
90     unsigned MaxSize;
91       
92     public:
93     
94       LUAnalysisCache() :
95         CurLoopInstructions(NULL), CurrentLoopProperties(NULL),
96         MaxSize(Threshold)
97       {}
98     
99       // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
100       // it. Returns true if we can unswitch this loop.
101       bool countLoop(const Loop* L);
102       
103       // Clean all data related to given loop.
104       void forgetLoop(const Loop* L);
105       
106       // Mark case value as unswitched.
107       // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
108       // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
109       void setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
110       
111       // Check was this case value unswitched before or not.
112       bool isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
113       
114       // Clone all loop-unswitch related loop properties.
115       // Redistribute unswitching quotas.
116       // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
117       void cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
118                      const ValueToValueMapTy& VMap);
119   };
120   
121   class LoopUnswitch : public LoopPass {
122     LoopInfo *LI;  // Loop information
123     LPPassManager *LPM;
124
125     // LoopProcessWorklist - Used to check if second loop needs processing
126     // after RewriteLoopBodyWithConditionConstant rewrites first loop.
127     std::vector<Loop*> LoopProcessWorklist;
128     
129     LUAnalysisCache BranchesInfo;
130     
131     bool OptimizeForSize;
132     bool redoLoop;
133
134     Loop *currentLoop;
135     DominatorTree *DT;
136     BasicBlock *loopHeader;
137     BasicBlock *loopPreheader;
138     
139     // LoopBlocks contains all of the basic blocks of the loop, including the
140     // preheader of the loop, the body of the loop, and the exit blocks of the 
141     // loop, in that order.
142     std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
143     // NewBlocks contained cloned copy of basic blocks from LoopBlocks.
144     std::vector<BasicBlock*> NewBlocks;
145
146   public:
147     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
148     explicit LoopUnswitch(bool Os = false) : 
149       LoopPass(ID), OptimizeForSize(Os), redoLoop(false), 
150       currentLoop(NULL), DT(NULL), loopHeader(NULL),
151       loopPreheader(NULL) {
152         initializeLoopUnswitchPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
153       }
154
155     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
156     bool processCurrentLoop();
157
158     /// This transformation requires natural loop information & requires that
159     /// loop preheaders be inserted into the CFG.
160     ///
161     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
162       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
163       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
164       AU.addRequired<LoopInfo>();
165       AU.addPreserved<LoopInfo>();
166       AU.addRequiredID(LCSSAID);
167       AU.addPreservedID(LCSSAID);
168       AU.addPreserved<DominatorTree>();
169       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
170     }
171
172   private:
173
174     virtual void releaseMemory() {
175       BranchesInfo.forgetLoop(currentLoop);
176     }
177
178     /// RemoveLoopFromWorklist - If the specified loop is on the loop worklist,
179     /// remove it.
180     void RemoveLoopFromWorklist(Loop *L) {
181       std::vector<Loop*>::iterator I = std::find(LoopProcessWorklist.begin(),
182                                                  LoopProcessWorklist.end(), L);
183       if (I != LoopProcessWorklist.end())
184         LoopProcessWorklist.erase(I);
185     }
186     
187     void initLoopData() {
188       loopHeader = currentLoop->getHeader();
189       loopPreheader = currentLoop->getLoopPreheader();
190     }
191
192     /// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.
193     /// Update the appropriate Phi nodes as we do so.
194     void SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks);
195
196     bool UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val);
197     void UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant *Val,
198                                   BasicBlock *ExitBlock);
199     void UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *OnVal, Loop *L);
200
201     void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
202                                               Constant *Val, bool isEqual);
203
204     void EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
205                                         BasicBlock *TrueDest, 
206                                         BasicBlock *FalseDest,
207                                         Instruction *InsertPt);
208
209     void SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L);
210     void RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
211                            std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *l);
212     void RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L);
213     bool IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val = 0,
214                                     BasicBlock **LoopExit = 0);
215
216   };
217 }
218
219 // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
220 // it. Returns true if we can unswitch this loop.
221 bool LUAnalysisCache::countLoop(const Loop* L) {
222   
223   std::pair<LoopPropsMapIt, bool> InsertRes =
224       LoopsProperties.insert(std::make_pair(L, LoopProperties()));
225   
226   LoopProperties& Props = InsertRes.first->second;
227    
228   if (InsertRes.second) {
229     // New loop.
230
231     // Limit the number of instructions to avoid causing significant code
232     // expansion, and the number of basic blocks, to avoid loops with
233     // large numbers of branches which cause loop unswitching to go crazy.
234     // This is a very ad-hoc heuristic.
235     
236     // FIXME: This is overly conservative because it does not take into
237     // consideration code simplification opportunities and code that can
238     // be shared by the resultant unswitched loops.
239     CodeMetrics Metrics;
240     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), 
241            E = L->block_end();
242          I != E; ++I)
243       Metrics.analyzeBasicBlock(*I);    
244
245     Props.SizeEstimation = std::min(Metrics.NumInsts, Metrics.NumBlocks * 5);
246     Props.CanBeUnswitchedCount = MaxSize / (Props.SizeEstimation);
247     MaxSize -= Props.SizeEstimation * Props.CanBeUnswitchedCount;
248   }
249    
250   if (!Props.CanBeUnswitchedCount) {
251     DEBUG(dbgs() << "NOT unswitching loop %"
252           << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
253           << L->getBlocks().size() << "\n");
254     
255     return false;
256   }
257   
258   // Be careful. This links are good only before new loop addition.
259   CurrentLoopProperties = &Props;
260   CurLoopInstructions = &Props.UnswitchedVals;
261   
262   return true;
263 }
264
265 // Clean all data related to given loop.
266 void LUAnalysisCache::forgetLoop(const Loop* L) {
267   
268   LoopPropsMapIt LIt = LoopsProperties.find(L);
269
270   if (LIt != LoopsProperties.end()) {
271     LoopProperties& Props = LIt->second;
272     MaxSize += Props.CanBeUnswitchedCount * Props.SizeEstimation;
273     LoopsProperties.erase(LIt);
274   }
275   
276   CurrentLoopProperties = NULL;
277   CurLoopInstructions = NULL;  
278 }
279
280 // Mark case value as unswitched.
281 // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
282 // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
283 void LUAnalysisCache::setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
284   
285   (*CurLoopInstructions)[SI].insert(V);
286 }
287
288 // Check was this case value unswitched before or not.
289 bool LUAnalysisCache::isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
290   return (*CurLoopInstructions)[SI].count(V); 
291 }
292
293 // Clone all loop-unswitch related loop properties.
294 // Redistribute unswitching quotas.
295 // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
296 void LUAnalysisCache::cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
297                      const ValueToValueMapTy& VMap) {
298   
299   LoopProperties& NewLoopProps = LoopsProperties[NewLoop];
300   LoopProperties& OldLoopProps = *CurrentLoopProperties;
301   UnswitchedValsMap& Insts = OldLoopProps.UnswitchedVals;
302   
303   // Reallocate "can-be-unswitched quota"
304
305   --OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
306   unsigned Quota = OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
307   NewLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota / 2;
308   OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota - Quota / 2;
309   
310   NewLoopProps.SizeEstimation = OldLoopProps.SizeEstimation;
311   
312   // Clone unswitched values info:
313   // for new loop switches we clone info about values that was
314   // already unswitched and has redundant successors.
315   for (UnswitchedValsIt I = Insts.begin(); I != Insts.end(); ++I) {
316     const SwitchInst* OldInst = I->first;
317     Value* NewI = VMap.lookup(OldInst);
318     const SwitchInst* NewInst = cast_or_null<SwitchInst>(NewI);
319     assert(NewInst && "All instructions that are in SrcBB must be in VMap.");
320     
321     NewLoopProps.UnswitchedVals[NewInst] = OldLoopProps.UnswitchedVals[OldInst];
322   }
323 }
324
325 char LoopUnswitch::ID = 0;
326 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
327                       false, false)
328 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
329 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
330 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
331 INITIALIZE_PASS_END(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
332                       false, false)
333
334 Pass *llvm::createLoopUnswitchPass(bool Os) { 
335   return new LoopUnswitch(Os); 
336 }
337
338 /// FindLIVLoopCondition - Cond is a condition that occurs in L.  If it is
339 /// invariant in the loop, or has an invariant piece, return the invariant.
340 /// Otherwise, return null.
341 static Value *FindLIVLoopCondition(Value *Cond, Loop *L, bool &Changed) {
342   
343   // We started analyze new instruction, increment scanned instructions counter.
344   ++TotalInsts;
345   
346   // We can never unswitch on vector conditions.
347   if (Cond->getType()->isVectorTy())
348     return 0;
349
350   // Constants should be folded, not unswitched on!
351   if (isa<Constant>(Cond)) return 0;
352
353   // TODO: Handle: br (VARIANT|INVARIANT).
354
355   // Hoist simple values out.
356   if (L->makeLoopInvariant(Cond, Changed))
357     return Cond;
358
359   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond))
360     if (BO->getOpcode() == Instruction::And ||
361         BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
362       // If either the left or right side is invariant, we can unswitch on this,
363       // which will cause the branch to go away in one loop and the condition to
364       // simplify in the other one.
365       if (Value *LHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(0), L, Changed))
366         return LHS;
367       if (Value *RHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(1), L, Changed))
368         return RHS;
369     }
370   
371   return 0;
372 }
373
374 bool LoopUnswitch::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM_Ref) {
375   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
376   LPM = &LPM_Ref;
377   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
378   currentLoop = L;
379   Function *F = currentLoop->getHeader()->getParent();
380   bool Changed = false;
381   do {
382     assert(currentLoop->isLCSSAForm(*DT));
383     redoLoop = false;
384     Changed |= processCurrentLoop();
385   } while(redoLoop);
386
387   if (Changed) {
388     // FIXME: Reconstruct dom info, because it is not preserved properly.
389     if (DT)
390       DT->runOnFunction(*F);
391   }
392   return Changed;
393 }
394
395 /// processCurrentLoop - Do actual work and unswitch loop if possible 
396 /// and profitable.
397 bool LoopUnswitch::processCurrentLoop() {
398   bool Changed = false;
399
400   initLoopData();
401   
402   // If LoopSimplify was unable to form a preheader, don't do any unswitching.
403   if (!loopPreheader)
404     return false;
405   
406   LLVMContext &Context = loopHeader->getContext();
407   
408   // Probably we reach the quota of branches for this loop. If so
409   // stop unswitching.
410   if (!BranchesInfo.countLoop(currentLoop))
411     return false;
412
413   // Loop over all of the basic blocks in the loop.  If we find an interior
414   // block that is branching on a loop-invariant condition, we can unswitch this
415   // loop.
416   for (Loop::block_iterator I = currentLoop->block_begin(), 
417          E = currentLoop->block_end(); I != E; ++I) {
418     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
419     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
420       // If this isn't branching on an invariant condition, we can't unswitch
421       // it.
422       if (BI->isConditional()) {
423         // See if this, or some part of it, is loop invariant.  If so, we can
424         // unswitch on it if we desire.
425         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(BI->getCondition(), 
426                                                currentLoop, Changed);
427         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, 
428                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
429           ++NumBranches;
430           return true;
431         }
432       }      
433     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
434       Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), 
435                                              currentLoop, Changed);
436       unsigned NumCases = SI->getNumCases(); 
437       if (LoopCond && NumCases > 1) {
438         // Find a value to unswitch on:
439         // FIXME: this should chose the most expensive case!
440         // FIXME: scan for a case with a non-critical edge?
441         Constant *UnswitchVal = NULL;
442         
443         // Do not process same value again and again.
444         // At this point we have some cases already unswitched and
445         // some not yet unswitched. Let's find the first not yet unswitched one.
446         for (unsigned i = 1; i < NumCases; ++i) {
447           Constant* UnswitchValCandidate = SI->getCaseValue(i);
448           if (!BranchesInfo.isUnswitched(SI, UnswitchValCandidate)) {
449             UnswitchVal = UnswitchValCandidate;
450             break;
451           }
452         }
453         
454         if (!UnswitchVal)
455           continue;
456
457         if (UnswitchIfProfitable(LoopCond, UnswitchVal)) {
458           ++NumSwitches;
459           return true;
460         }
461       }
462     }
463     
464     // Scan the instructions to check for unswitchable values.
465     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end(); 
466          BBI != E; ++BBI)
467       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI)) {
468         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), 
469                                                currentLoop, Changed);
470         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, 
471                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
472           ++NumSelects;
473           return true;
474         }
475       }
476   }
477   return Changed;
478 }
479
480 /// isTrivialLoopExitBlock - Check to see if all paths from BB exit the
481 /// loop with no side effects (including infinite loops).
482 ///
483 /// If true, we return true and set ExitBB to the block we
484 /// exit through.
485 ///
486 static bool isTrivialLoopExitBlockHelper(Loop *L, BasicBlock *BB,
487                                          BasicBlock *&ExitBB,
488                                          std::set<BasicBlock*> &Visited) {
489   if (!Visited.insert(BB).second) {
490     // Already visited. Without more analysis, this could indicate an infinite
491     // loop.
492     return false;
493   } else if (!L->contains(BB)) {
494     // Otherwise, this is a loop exit, this is fine so long as this is the
495     // first exit.
496     if (ExitBB != 0) return false;
497     ExitBB = BB;
498     return true;
499   }
500   
501   // Otherwise, this is an unvisited intra-loop node.  Check all successors.
502   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI) {
503     // Check to see if the successor is a trivial loop exit.
504     if (!isTrivialLoopExitBlockHelper(L, *SI, ExitBB, Visited))
505       return false;
506   }
507
508   // Okay, everything after this looks good, check to make sure that this block
509   // doesn't include any side effects.
510   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
511     if (I->mayHaveSideEffects())
512       return false;
513   
514   return true;
515 }
516
517 /// isTrivialLoopExitBlock - Return true if the specified block unconditionally
518 /// leads to an exit from the specified loop, and has no side-effects in the 
519 /// process.  If so, return the block that is exited to, otherwise return null.
520 static BasicBlock *isTrivialLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *BB) {
521   std::set<BasicBlock*> Visited;
522   Visited.insert(L->getHeader());  // Branches to header make infinite loops.
523   BasicBlock *ExitBB = 0;
524   if (isTrivialLoopExitBlockHelper(L, BB, ExitBB, Visited))
525     return ExitBB;
526   return 0;
527 }
528
529 /// IsTrivialUnswitchCondition - Check to see if this unswitch condition is
530 /// trivial: that is, that the condition controls whether or not the loop does
531 /// anything at all.  If this is a trivial condition, unswitching produces no
532 /// code duplications (equivalently, it produces a simpler loop and a new empty
533 /// loop, which gets deleted).
534 ///
535 /// If this is a trivial condition, return true, otherwise return false.  When
536 /// returning true, this sets Cond and Val to the condition that controls the
537 /// trivial condition: when Cond dynamically equals Val, the loop is known to
538 /// exit.  Finally, this sets LoopExit to the BB that the loop exits to when
539 /// Cond == Val.
540 ///
541 bool LoopUnswitch::IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val,
542                                        BasicBlock **LoopExit) {
543   BasicBlock *Header = currentLoop->getHeader();
544   TerminatorInst *HeaderTerm = Header->getTerminator();
545   LLVMContext &Context = Header->getContext();
546   
547   BasicBlock *LoopExitBB = 0;
548   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(HeaderTerm)) {
549     // If the header block doesn't end with a conditional branch on Cond, we
550     // can't handle it.
551     if (!BI->isConditional() || BI->getCondition() != Cond)
552       return false;
553   
554     // Check to see if a successor of the branch is guaranteed to 
555     // exit through a unique exit block without having any 
556     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
557     // this.
558     if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
559                                              BI->getSuccessor(0)))) {
560       if (Val) *Val = ConstantInt::getTrue(Context);
561     } else if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
562                                                     BI->getSuccessor(1)))) {
563       if (Val) *Val = ConstantInt::getFalse(Context);
564     }
565   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(HeaderTerm)) {
566     // If this isn't a switch on Cond, we can't handle it.
567     if (SI->getCondition() != Cond) return false;
568     
569     // Check to see if a successor of the switch is guaranteed to go to the
570     // latch block or exit through a one exit block without having any 
571     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
572     // this. 
573     // Note that we can't trivially unswitch on the default case or
574     // on already unswitched cases.
575     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
576       BasicBlock* LoopExitCandidate;
577       if ((LoopExitCandidate = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop, 
578                                                SI->getSuccessor(i)))) {
579         // Okay, we found a trivial case, remember the value that is trivial.
580         ConstantInt* CaseVal = SI->getCaseValue(i);
581
582         // Check that it was not unswitched before, since already unswitched
583         // trivial vals are looks trivial too.
584         if (BranchesInfo.isUnswitched(SI, CaseVal))
585           continue;
586         LoopExitBB = LoopExitCandidate;
587         if (Val) *Val = CaseVal;
588         break;
589       }
590     }
591   }
592
593   // If we didn't find a single unique LoopExit block, or if the loop exit block
594   // contains phi nodes, this isn't trivial.
595   if (!LoopExitBB || isa<PHINode>(LoopExitBB->begin()))
596     return false;   // Can't handle this.
597   
598   if (LoopExit) *LoopExit = LoopExitBB;
599   
600   // We already know that nothing uses any scalar values defined inside of this
601   // loop.  As such, we just have to check to see if this loop will execute any
602   // side-effecting instructions (e.g. stores, calls, volatile loads) in the
603   // part of the loop that the code *would* execute.  We already checked the
604   // tail, check the header now.
605   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(), E = Header->end(); I != E; ++I)
606     if (I->mayHaveSideEffects())
607       return false;
608   return true;
609 }
610
611 /// UnswitchIfProfitable - We have found that we can unswitch currentLoop when
612 /// LoopCond == Val to simplify the loop.  If we decide that this is profitable,
613 /// unswitch the loop, reprocess the pieces, then return true.
614 bool LoopUnswitch::UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val) {
615
616   Function *F = loopHeader->getParent();
617
618   Constant *CondVal = 0;
619   BasicBlock *ExitBlock = 0;
620   if (IsTrivialUnswitchCondition(LoopCond, &CondVal, &ExitBlock)) {
621     // If the condition is trivial, always unswitch. There is no code growth
622     // for this case.
623     UnswitchTrivialCondition(currentLoop, LoopCond, CondVal, ExitBlock);
624     return true;
625   }
626
627   // Check to see if it would be profitable to unswitch current loop.
628
629   // Do not do non-trivial unswitch while optimizing for size.
630   if (OptimizeForSize || F->hasFnAttr(Attribute::OptimizeForSize))
631     return false;
632
633   UnswitchNontrivialCondition(LoopCond, Val, currentLoop);
634   return true;
635 }
636
637 /// CloneLoop - Recursively clone the specified loop and all of its children,
638 /// mapping the blocks with the specified map.
639 static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, ValueToValueMapTy &VM,
640                        LoopInfo *LI, LPPassManager *LPM) {
641   Loop *New = new Loop();
642   LPM->insertLoop(New, PL);
643
644   // Add all of the blocks in L to the new loop.
645   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
646        I != E; ++I)
647     if (LI->getLoopFor(*I) == L)
648       New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), LI->getBase());
649
650   // Add all of the subloops to the new loop.
651   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
652     CloneLoop(*I, New, VM, LI, LPM);
653
654   return New;
655 }
656
657 /// EmitPreheaderBranchOnCondition - Emit a conditional branch on two values
658 /// if LIC == Val, branch to TrueDst, otherwise branch to FalseDest.  Insert the
659 /// code immediately before InsertPt.
660 void LoopUnswitch::EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
661                                                   BasicBlock *TrueDest,
662                                                   BasicBlock *FalseDest,
663                                                   Instruction *InsertPt) {
664   // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
665   // code is the true version and the new code is the false version.
666   Value *BranchVal = LIC;
667   if (!isa<ConstantInt>(Val) ||
668       Val->getType() != Type::getInt1Ty(LIC->getContext()))
669     BranchVal = new ICmpInst(InsertPt, ICmpInst::ICMP_EQ, LIC, Val);
670   else if (Val != ConstantInt::getTrue(Val->getContext()))
671     // We want to enter the new loop when the condition is true.
672     std::swap(TrueDest, FalseDest);
673
674   // Insert the new branch.
675   BranchInst *BI = BranchInst::Create(TrueDest, FalseDest, BranchVal, InsertPt);
676
677   // If either edge is critical, split it. This helps preserve LoopSimplify
678   // form for enclosing loops.
679   SplitCriticalEdge(BI, 0, this);
680   SplitCriticalEdge(BI, 1, this);
681 }
682
683 /// UnswitchTrivialCondition - Given a loop that has a trivial unswitchable
684 /// condition in it (a cond branch from its header block to its latch block,
685 /// where the path through the loop that doesn't execute its body has no 
686 /// side-effects), unswitch it.  This doesn't involve any code duplication, just
687 /// moving the conditional branch outside of the loop and updating loop info.
688 void LoopUnswitch::UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, 
689                                             Constant *Val, 
690                                             BasicBlock *ExitBlock) {
691   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Trivial-Unswitch loop %"
692         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
693         << " blocks] in Function " << L->getHeader()->getParent()->getName()
694         << " on cond: " << *Val << " == " << *Cond << "\n");
695   
696   // First step, split the preheader, so that we know that there is a safe place
697   // to insert the conditional branch.  We will change loopPreheader to have a
698   // conditional branch on Cond.
699   BasicBlock *NewPH = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
700
701   // Now that we have a place to insert the conditional branch, create a place
702   // to branch to: this is the exit block out of the loop that we should
703   // short-circuit to.
704   
705   // Split this block now, so that the loop maintains its exit block, and so
706   // that the jump from the preheader can execute the contents of the exit block
707   // without actually branching to it (the exit block should be dominated by the
708   // loop header, not the preheader).
709   assert(!L->contains(ExitBlock) && "Exit block is in the loop?");
710   BasicBlock *NewExit = SplitBlock(ExitBlock, ExitBlock->begin(), this);
711     
712   // Okay, now we have a position to branch from and a position to branch to, 
713   // insert the new conditional branch.
714   EmitPreheaderBranchOnCondition(Cond, Val, NewExit, NewPH, 
715                                  loopPreheader->getTerminator());
716   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(loopPreheader->getTerminator(), L);
717   loopPreheader->getTerminator()->eraseFromParent();
718
719   // We need to reprocess this loop, it could be unswitched again.
720   redoLoop = true;
721   
722   // Now that we know that the loop is never entered when this condition is a
723   // particular value, rewrite the loop with this info.  We know that this will
724   // at least eliminate the old branch.
725   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, Cond, Val, false);
726   ++NumTrivial;
727 }
728
729 /// SplitExitEdges - Split all of the edges from inside the loop to their exit
730 /// blocks.  Update the appropriate Phi nodes as we do so.
731 void LoopUnswitch::SplitExitEdges(Loop *L, 
732                                 const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks){
733
734   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
735     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
736     SmallVector<BasicBlock *, 4> Preds(pred_begin(ExitBlock),
737                                        pred_end(ExitBlock));
738
739     // Although SplitBlockPredecessors doesn't preserve loop-simplify in
740     // general, if we call it on all predecessors of all exits then it does.
741     if (!ExitBlock->isLandingPad()) {
742       SplitBlockPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", this);
743     } else {
744       SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
745       SplitLandingPadPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", ".us-lcssa",
746                                   this, NewBBs);
747     }
748   }
749 }
750
751 /// UnswitchNontrivialCondition - We determined that the loop is profitable 
752 /// to unswitch when LIC equal Val.  Split it into loop versions and test the 
753 /// condition outside of either loop.  Return the loops created as Out1/Out2.
754 void LoopUnswitch::UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *Val, 
755                                                Loop *L) {
756   Function *F = loopHeader->getParent();
757   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
758         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
759         << " blocks] in Function " << F->getName()
760         << " when '" << *Val << "' == " << *LIC << "\n");
761
762   if (ScalarEvolution *SE = getAnalysisIfAvailable<ScalarEvolution>())
763     SE->forgetLoop(L);
764
765   LoopBlocks.clear();
766   NewBlocks.clear();
767
768   // First step, split the preheader and exit blocks, and add these blocks to
769   // the LoopBlocks list.
770   BasicBlock *NewPreheader = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
771   LoopBlocks.push_back(NewPreheader);
772
773   // We want the loop to come after the preheader, but before the exit blocks.
774   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), L->block_begin(), L->block_end());
775
776   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
777   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
778
779   // Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
780   // the appropriate Phi nodes as we do so.
781   SplitExitEdges(L, ExitBlocks);
782
783   // The exit blocks may have been changed due to edge splitting, recompute.
784   ExitBlocks.clear();
785   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
786
787   // Add exit blocks to the loop blocks.
788   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
789
790   // Next step, clone all of the basic blocks that make up the loop (including
791   // the loop preheader and exit blocks), keeping track of the mapping between
792   // the instructions and blocks.
793   NewBlocks.reserve(LoopBlocks.size());
794   ValueToValueMapTy VMap;
795   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
796     BasicBlock *NewBB = CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], VMap, ".us", F);
797     
798     NewBlocks.push_back(NewBB);
799     VMap[LoopBlocks[i]] = NewBB;  // Keep the BB mapping.
800     LPM->cloneBasicBlockSimpleAnalysis(LoopBlocks[i], NewBB, L);
801   }
802
803   // Splice the newly inserted blocks into the function right before the
804   // original preheader.
805   F->getBasicBlockList().splice(NewPreheader, F->getBasicBlockList(),
806                                 NewBlocks[0], F->end());
807
808   // Now we create the new Loop object for the versioned loop.
809   Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), VMap, LI, LPM);
810
811   // Recalculate unswitching quota, inherit simplified switches info for NewBB,
812   // Probably clone more loop-unswitch related loop properties.
813   BranchesInfo.cloneData(NewLoop, L, VMap);
814
815   Loop *ParentLoop = L->getParentLoop();
816   if (ParentLoop) {
817     // Make sure to add the cloned preheader and exit blocks to the parent loop
818     // as well.
819     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], LI->getBase());
820   }
821
822   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
823     BasicBlock *NewExit = cast<BasicBlock>(VMap[ExitBlocks[i]]);
824     // The new exit block should be in the same loop as the old one.
825     if (Loop *ExitBBLoop = LI->getLoopFor(ExitBlocks[i]))
826       ExitBBLoop->addBasicBlockToLoop(NewExit, LI->getBase());
827     
828     assert(NewExit->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
829            "Exit block should have been split to have one successor!");
830     BasicBlock *ExitSucc = NewExit->getTerminator()->getSuccessor(0);
831
832     // If the successor of the exit block had PHI nodes, add an entry for
833     // NewExit.
834     PHINode *PN;
835     for (BasicBlock::iterator I = ExitSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
836       PN = cast<PHINode>(I);
837       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExitBlocks[i]);
838       ValueToValueMapTy::iterator It = VMap.find(V);
839       if (It != VMap.end()) V = It->second;
840       PN->addIncoming(V, NewExit);
841     }
842
843     if (LandingPadInst *LPad = NewExit->getLandingPadInst()) {
844       PN = PHINode::Create(LPad->getType(), 0, "",
845                            ExitSucc->getFirstInsertionPt());
846
847       for (pred_iterator I = pred_begin(ExitSucc), E = pred_end(ExitSucc);
848            I != E; ++I) {
849         BasicBlock *BB = *I;
850         LandingPadInst *LPI = BB->getLandingPadInst();
851         LPI->replaceAllUsesWith(PN);
852         PN->addIncoming(LPI, BB);
853       }
854     }
855   }
856
857   // Rewrite the code to refer to itself.
858   for (unsigned i = 0, e = NewBlocks.size(); i != e; ++i)
859     for (BasicBlock::iterator I = NewBlocks[i]->begin(),
860            E = NewBlocks[i]->end(); I != E; ++I)
861       RemapInstruction(I, VMap,RF_NoModuleLevelChanges|RF_IgnoreMissingEntries);
862   
863   // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
864   BranchInst *OldBR = cast<BranchInst>(loopPreheader->getTerminator());
865   assert(OldBR->isUnconditional() && OldBR->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
866          "Preheader splitting did not work correctly!");
867
868   // Emit the new branch that selects between the two versions of this loop.
869   EmitPreheaderBranchOnCondition(LIC, Val, NewBlocks[0], LoopBlocks[0], OldBR);
870   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OldBR, L);
871   OldBR->eraseFromParent();
872
873   LoopProcessWorklist.push_back(NewLoop);
874   redoLoop = true;
875
876   // Keep a WeakVH holding onto LIC.  If the first call to RewriteLoopBody
877   // deletes the instruction (for example by simplifying a PHI that feeds into
878   // the condition that we're unswitching on), we don't rewrite the second
879   // iteration.
880   WeakVH LICHandle(LIC);
881   
882   // Now we rewrite the original code to know that the condition is true and the
883   // new code to know that the condition is false.
884   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, LIC, Val, false);
885
886   // It's possible that simplifying one loop could cause the other to be
887   // changed to another value or a constant.  If its a constant, don't simplify
888   // it.
889   if (!LoopProcessWorklist.empty() && LoopProcessWorklist.back() == NewLoop &&
890       LICHandle && !isa<Constant>(LICHandle))
891     RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LICHandle, Val, true);
892 }
893
894 /// RemoveFromWorklist - Remove all instances of I from the worklist vector
895 /// specified.
896 static void RemoveFromWorklist(Instruction *I, 
897                                std::vector<Instruction*> &Worklist) {
898   std::vector<Instruction*>::iterator WI = std::find(Worklist.begin(),
899                                                      Worklist.end(), I);
900   while (WI != Worklist.end()) {
901     unsigned Offset = WI-Worklist.begin();
902     Worklist.erase(WI);
903     WI = std::find(Worklist.begin()+Offset, Worklist.end(), I);
904   }
905 }
906
907 /// ReplaceUsesOfWith - When we find that I really equals V, remove I from the
908 /// program, replacing all uses with V and update the worklist.
909 static void ReplaceUsesOfWith(Instruction *I, Value *V, 
910                               std::vector<Instruction*> &Worklist,
911                               Loop *L, LPPassManager *LPM) {
912   DEBUG(dbgs() << "Replace with '" << *V << "': " << *I);
913
914   // Add uses to the worklist, which may be dead now.
915   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
916     if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
917       Worklist.push_back(Use);
918
919   // Add users to the worklist which may be simplified now.
920   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
921        UI != E; ++UI)
922     Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
923   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
924   RemoveFromWorklist(I, Worklist);
925   I->replaceAllUsesWith(V);
926   I->eraseFromParent();
927   ++NumSimplify;
928 }
929
930 /// RemoveBlockIfDead - If the specified block is dead, remove it, update loop
931 /// information, and remove any dead successors it has.
932 ///
933 void LoopUnswitch::RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
934                                      std::vector<Instruction*> &Worklist,
935                                      Loop *L) {
936   if (pred_begin(BB) != pred_end(BB)) {
937     // This block isn't dead, since an edge to BB was just removed, see if there
938     // are any easy simplifications we can do now.
939     if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
940       // If it has one pred, fold phi nodes in BB.
941       while (isa<PHINode>(BB->begin()))
942         ReplaceUsesOfWith(BB->begin(), 
943                           cast<PHINode>(BB->begin())->getIncomingValue(0), 
944                           Worklist, L, LPM);
945       
946       // If this is the header of a loop and the only pred is the latch, we now
947       // have an unreachable loop.
948       if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
949         if (loopHeader == BB && L->contains(Pred)) {
950           // Remove the branch from the latch to the header block, this makes
951           // the header dead, which will make the latch dead (because the header
952           // dominates the latch).
953           LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Pred->getTerminator(), L);
954           Pred->getTerminator()->eraseFromParent();
955           new UnreachableInst(BB->getContext(), Pred);
956           
957           // The loop is now broken, remove it from LI.
958           RemoveLoopFromHierarchy(L);
959           
960           // Reprocess the header, which now IS dead.
961           RemoveBlockIfDead(BB, Worklist, L);
962           return;
963         }
964       
965       // If pred ends in a uncond branch, add uncond branch to worklist so that
966       // the two blocks will get merged.
967       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator()))
968         if (BI->isUnconditional())
969           Worklist.push_back(BI);
970     }
971     return;
972   }
973
974   DEBUG(dbgs() << "Nuking dead block: " << *BB);
975   
976   // Remove the instructions in the basic block from the worklist.
977   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
978     RemoveFromWorklist(I, Worklist);
979     
980     // Anything that uses the instructions in this basic block should have their
981     // uses replaced with undefs.
982     // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
983     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
984     if (!I->getType()->isVoidTy())
985       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
986   }
987   
988   // If this is the edge to the header block for a loop, remove the loop and
989   // promote all subloops.
990   if (Loop *BBLoop = LI->getLoopFor(BB)) {
991     if (BBLoop->getLoopLatch() == BB) {
992       RemoveLoopFromHierarchy(BBLoop);
993       if (currentLoop == BBLoop) {
994         currentLoop = 0;
995         redoLoop = false;
996       }
997     }
998   }
999
1000   // Remove the block from the loop info, which removes it from any loops it
1001   // was in.
1002   LI->removeBlock(BB);
1003   
1004   
1005   // Remove phi node entries in successors for this block.
1006   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1007   SmallVector<BasicBlock*, 4> Succs;
1008   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1009     Succs.push_back(TI->getSuccessor(i));
1010     TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
1011   }
1012   
1013   // Unique the successors, remove anything with multiple uses.
1014   array_pod_sort(Succs.begin(), Succs.end());
1015   Succs.erase(std::unique(Succs.begin(), Succs.end()), Succs.end());
1016   
1017   // Remove the basic block, including all of the instructions contained in it.
1018   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BB, L);  
1019   BB->eraseFromParent();
1020   // Remove successor blocks here that are not dead, so that we know we only
1021   // have dead blocks in this list.  Nondead blocks have a way of becoming dead,
1022   // then getting removed before we revisit them, which is badness.
1023   //
1024   for (unsigned i = 0; i != Succs.size(); ++i)
1025     if (pred_begin(Succs[i]) != pred_end(Succs[i])) {
1026       // One exception is loop headers.  If this block was the preheader for a
1027       // loop, then we DO want to visit the loop so the loop gets deleted.
1028       // We know that if the successor is a loop header, that this loop had to
1029       // be the preheader: the case where this was the latch block was handled
1030       // above and headers can only have two predecessors.
1031       if (!LI->isLoopHeader(Succs[i])) {
1032         Succs.erase(Succs.begin()+i);
1033         --i;
1034       }
1035     }
1036   
1037   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
1038     RemoveBlockIfDead(Succs[i], Worklist, L);
1039 }
1040
1041 /// RemoveLoopFromHierarchy - We have discovered that the specified loop has
1042 /// become unwrapped, either because the backedge was deleted, or because the
1043 /// edge into the header was removed.  If the edge into the header from the
1044 /// latch block was removed, the loop is unwrapped but subloops are still alive,
1045 /// so they just reparent loops.  If the loops are actually dead, they will be
1046 /// removed later.
1047 void LoopUnswitch::RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L) {
1048   LPM->deleteLoopFromQueue(L);
1049   RemoveLoopFromWorklist(L);
1050 }
1051
1052 // RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know either that the value LIC has
1053 // the value specified by Val in the specified loop, or we know it does NOT have
1054 // that value.  Rewrite any uses of LIC or of properties correlated to it.
1055 void LoopUnswitch::RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
1056                                                         Constant *Val,
1057                                                         bool IsEqual) {
1058   assert(!isa<Constant>(LIC) && "Why are we unswitching on a constant?");
1059   
1060   // FIXME: Support correlated properties, like:
1061   //  for (...)
1062   //    if (li1 < li2)
1063   //      ...
1064   //    if (li1 > li2)
1065   //      ...
1066   
1067   // FOLD boolean conditions (X|LIC), (X&LIC).  Fold conditional branches,
1068   // selects, switches.
1069   std::vector<Instruction*> Worklist;
1070   LLVMContext &Context = Val->getContext();
1071
1072
1073   // If we know that LIC == Val, or that LIC == NotVal, just replace uses of LIC
1074   // in the loop with the appropriate one directly.
1075   if (IsEqual || (isa<ConstantInt>(Val) &&
1076       Val->getType()->isIntegerTy(1))) {
1077     Value *Replacement;
1078     if (IsEqual)
1079       Replacement = Val;
1080     else
1081       Replacement = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Val->getContext()), 
1082                                      !cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
1083     
1084     for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1085          UI != E; ++UI) {
1086       Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1087       if (!U || !L->contains(U))
1088         continue;
1089       Worklist.push_back(U);
1090     }
1091     
1092     for (std::vector<Instruction*>::iterator UI = Worklist.begin();
1093          UI != Worklist.end(); ++UI)
1094       (*UI)->replaceUsesOfWith(LIC, Replacement);        
1095     
1096     SimplifyCode(Worklist, L);
1097     return;
1098   }
1099   
1100   // Otherwise, we don't know the precise value of LIC, but we do know that it
1101   // is certainly NOT "Val".  As such, simplify any uses in the loop that we
1102   // can.  This case occurs when we unswitch switch statements.
1103   for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1104        UI != E; ++UI) {
1105     Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1106     if (!U || !L->contains(U))
1107       continue;
1108
1109     Worklist.push_back(U);
1110
1111     // TODO: We could do other simplifications, for example, turning 
1112     // 'icmp eq LIC, Val' -> false.
1113
1114     // If we know that LIC is not Val, use this info to simplify code.
1115     SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(U);
1116     if (SI == 0 || !isa<ConstantInt>(Val)) continue;
1117     
1118     unsigned DeadCase = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val));
1119     if (DeadCase == 0) continue;  // Default case is live for multiple values.
1120     
1121     // Found a dead case value.  Don't remove PHI nodes in the 
1122     // successor if they become single-entry, those PHI nodes may
1123     // be in the Users list.
1124
1125     BasicBlock *Switch = SI->getParent();
1126     BasicBlock *SISucc = SI->getSuccessor(DeadCase);
1127     BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1128     
1129     BranchesInfo.setUnswitched(SI, Val);
1130     
1131     if (!SI->findCaseDest(SISucc)) continue;  // Edge is critical.
1132     // If the DeadCase successor dominates the loop latch, then the
1133     // transformation isn't safe since it will delete the sole predecessor edge
1134     // to the latch.
1135     if (Latch && DT->dominates(SISucc, Latch))
1136       continue;
1137
1138     // FIXME: This is a hack.  We need to keep the successor around
1139     // and hooked up so as to preserve the loop structure, because
1140     // trying to update it is complicated.  So instead we preserve the
1141     // loop structure and put the block on a dead code path.
1142     SplitEdge(Switch, SISucc, this);
1143     // Compute the successors instead of relying on the return value
1144     // of SplitEdge, since it may have split the switch successor
1145     // after PHI nodes.
1146     BasicBlock *NewSISucc = SI->getSuccessor(DeadCase);
1147     BasicBlock *OldSISucc = *succ_begin(NewSISucc);
1148     // Create an "unreachable" destination.
1149     BasicBlock *Abort = BasicBlock::Create(Context, "us-unreachable",
1150                                            Switch->getParent(),
1151                                            OldSISucc);
1152     new UnreachableInst(Context, Abort);
1153     // Force the new case destination to branch to the "unreachable"
1154     // block while maintaining a (dead) CFG edge to the old block.
1155     NewSISucc->getTerminator()->eraseFromParent();
1156     BranchInst::Create(Abort, OldSISucc,
1157                        ConstantInt::getTrue(Context), NewSISucc);
1158     // Release the PHI operands for this edge.
1159     for (BasicBlock::iterator II = NewSISucc->begin();
1160          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(II); ++II)
1161       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(Switch),
1162                            UndefValue::get(PN->getType()));
1163     // Tell the domtree about the new block. We don't fully update the
1164     // domtree here -- instead we force it to do a full recomputation
1165     // after the pass is complete -- but we do need to inform it of
1166     // new blocks.
1167     if (DT)
1168       DT->addNewBlock(Abort, NewSISucc);
1169   }
1170   
1171   SimplifyCode(Worklist, L);
1172 }
1173
1174 /// SimplifyCode - Okay, now that we have simplified some instructions in the
1175 /// loop, walk over it and constant prop, dce, and fold control flow where
1176 /// possible.  Note that this is effectively a very simple loop-structure-aware
1177 /// optimizer.  During processing of this loop, L could very well be deleted, so
1178 /// it must not be used.
1179 ///
1180 /// FIXME: When the loop optimizer is more mature, separate this out to a new
1181 /// pass.
1182 ///
1183 void LoopUnswitch::SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L) {
1184   while (!Worklist.empty()) {
1185     Instruction *I = Worklist.back();
1186     Worklist.pop_back();
1187
1188     // Simple DCE.
1189     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1190       DEBUG(dbgs() << "Remove dead instruction '" << *I);
1191       
1192       // Add uses to the worklist, which may be dead now.
1193       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1194         if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1195           Worklist.push_back(Use);
1196       LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
1197       RemoveFromWorklist(I, Worklist);
1198       I->eraseFromParent();
1199       ++NumSimplify;
1200       continue;
1201     }
1202
1203     // See if instruction simplification can hack this up.  This is common for
1204     // things like "select false, X, Y" after unswitching made the condition be
1205     // 'false'.
1206     if (Value *V = SimplifyInstruction(I, 0, 0, DT))
1207       if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(I, V)) {
1208         ReplaceUsesOfWith(I, V, Worklist, L, LPM);
1209         continue;
1210       }
1211
1212     // Special case hacks that appear commonly in unswitched code.
1213     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
1214       if (BI->isUnconditional()) {
1215         // If BI's parent is the only pred of the successor, fold the two blocks
1216         // together.
1217         BasicBlock *Pred = BI->getParent();
1218         BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1219         BasicBlock *SinglePred = Succ->getSinglePredecessor();
1220         if (!SinglePred) continue;  // Nothing to do.
1221         assert(SinglePred == Pred && "CFG broken");
1222
1223         DEBUG(dbgs() << "Merging blocks: " << Pred->getName() << " <- " 
1224               << Succ->getName() << "\n");
1225         
1226         // Resolve any single entry PHI nodes in Succ.
1227         while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Succ->begin()))
1228           ReplaceUsesOfWith(PN, PN->getIncomingValue(0), Worklist, L, LPM);
1229         
1230         // If Succ has any successors with PHI nodes, update them to have
1231         // entries coming from Pred instead of Succ.
1232         Succ->replaceAllUsesWith(Pred);
1233         
1234         // Move all of the successor contents from Succ to Pred.
1235         Pred->getInstList().splice(BI, Succ->getInstList(), Succ->begin(),
1236                                    Succ->end());
1237         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1238         BI->eraseFromParent();
1239         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1240         
1241         // Remove Succ from the loop tree.
1242         LI->removeBlock(Succ);
1243         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Succ, L);
1244         Succ->eraseFromParent();
1245         ++NumSimplify;
1246         continue;
1247       }
1248       
1249       if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())){
1250         // Conditional branch.  Turn it into an unconditional branch, then
1251         // remove dead blocks.
1252         continue;  // FIXME: Enable.
1253
1254         DEBUG(dbgs() << "Folded branch: " << *BI);
1255         BasicBlock *DeadSucc = BI->getSuccessor(CB->getZExtValue());
1256         BasicBlock *LiveSucc = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1257         DeadSucc->removePredecessor(BI->getParent(), true);
1258         Worklist.push_back(BranchInst::Create(LiveSucc, BI));
1259         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1260         BI->eraseFromParent();
1261         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1262         ++NumSimplify;
1263
1264         RemoveBlockIfDead(DeadSucc, Worklist, L);
1265       }
1266       continue;
1267     }
1268   }
1269 }