Fix a crash observed by Shuxin Yang. The issue here is that LinearizeExprTree,
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / Reassociate.cpp
1 //===- Reassociate.cpp - Reassociate binary expressions -------------------===//
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 reassociates commutative expressions in an order that is designed
11 // to promote better constant propagation, GCSE, LICM, PRE, etc.
12 //
13 // For example: 4 + (x + 5) -> x + (4 + 5)
14 //
15 // In the implementation of this algorithm, constants are assigned rank = 0,
16 // function arguments are rank = 1, and other values are assigned ranks
17 // corresponding to the reverse post order traversal of current function
18 // (starting at 2), which effectively gives values in deep loops higher rank
19 // than values not in loops.
20 //
21 //===----------------------------------------------------------------------===//
22
23 #define DEBUG_TYPE "reassociate"
24 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
26 #include "llvm/Constants.h"
27 #include "llvm/DerivedTypes.h"
28 #include "llvm/Function.h"
29 #include "llvm/IRBuilder.h"
30 #include "llvm/Instructions.h"
31 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
34 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
35 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
36 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
37 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
38 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
39 #include "llvm/Support/CFG.h"
40 #include "llvm/Support/Debug.h"
41 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include <algorithm>
44 using namespace llvm;
45
46 STATISTIC(NumChanged, "Number of insts reassociated");
47 STATISTIC(NumAnnihil, "Number of expr tree annihilated");
48 STATISTIC(NumFactor , "Number of multiplies factored");
49
50 namespace {
51   struct ValueEntry {
52     unsigned Rank;
53     Value *Op;
54     ValueEntry(unsigned R, Value *O) : Rank(R), Op(O) {}
55   };
56   inline bool operator<(const ValueEntry &LHS, const ValueEntry &RHS) {
57     return LHS.Rank > RHS.Rank;   // Sort so that highest rank goes to start.
58   }
59 }
60
61 #ifndef NDEBUG
62 /// PrintOps - Print out the expression identified in the Ops list.
63 ///
64 static void PrintOps(Instruction *I, const SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
65   Module *M = I->getParent()->getParent()->getParent();
66   dbgs() << Instruction::getOpcodeName(I->getOpcode()) << " "
67        << *Ops[0].Op->getType() << '\t';
68   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
69     dbgs() << "[ ";
70     WriteAsOperand(dbgs(), Ops[i].Op, false, M);
71     dbgs() << ", #" << Ops[i].Rank << "] ";
72   }
73 }
74 #endif
75
76 namespace {
77   /// \brief Utility class representing a base and exponent pair which form one
78   /// factor of some product.
79   struct Factor {
80     Value *Base;
81     unsigned Power;
82
83     Factor(Value *Base, unsigned Power) : Base(Base), Power(Power) {}
84
85     /// \brief Sort factors by their Base.
86     struct BaseSorter {
87       bool operator()(const Factor &LHS, const Factor &RHS) {
88         return LHS.Base < RHS.Base;
89       }
90     };
91
92     /// \brief Compare factors for equal bases.
93     struct BaseEqual {
94       bool operator()(const Factor &LHS, const Factor &RHS) {
95         return LHS.Base == RHS.Base;
96       }
97     };
98
99     /// \brief Sort factors in descending order by their power.
100     struct PowerDescendingSorter {
101       bool operator()(const Factor &LHS, const Factor &RHS) {
102         return LHS.Power > RHS.Power;
103       }
104     };
105
106     /// \brief Compare factors for equal powers.
107     struct PowerEqual {
108       bool operator()(const Factor &LHS, const Factor &RHS) {
109         return LHS.Power == RHS.Power;
110       }
111     };
112   };
113 }
114
115 namespace {
116   class Reassociate : public FunctionPass {
117     DenseMap<BasicBlock*, unsigned> RankMap;
118     DenseMap<AssertingVH<Value>, unsigned> ValueRankMap;
119     SetVector<AssertingVH<Instruction> > RedoInsts;
120     bool MadeChange;
121   public:
122     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
123     Reassociate() : FunctionPass(ID) {
124       initializeReassociatePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
125     }
126
127     bool runOnFunction(Function &F);
128
129     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
130       AU.setPreservesCFG();
131     }
132   private:
133     void BuildRankMap(Function &F);
134     unsigned getRank(Value *V);
135     void ReassociateExpression(BinaryOperator *I);
136     void RewriteExprTree(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
137     Value *OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
138                               SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
139     Value *OptimizeAdd(Instruction *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
140     bool collectMultiplyFactors(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
141                                 SmallVectorImpl<Factor> &Factors);
142     Value *buildMinimalMultiplyDAG(IRBuilder<> &Builder,
143                                    SmallVectorImpl<Factor> &Factors);
144     Value *OptimizeMul(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
145     Value *RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor);
146     void EraseInst(Instruction *I);
147     void OptimizeInst(Instruction *I);
148   };
149 }
150
151 char Reassociate::ID = 0;
152 INITIALIZE_PASS(Reassociate, "reassociate",
153                 "Reassociate expressions", false, false)
154
155 // Public interface to the Reassociate pass
156 FunctionPass *llvm::createReassociatePass() { return new Reassociate(); }
157
158 /// isReassociableOp - Return true if V is an instruction of the specified
159 /// opcode and if it only has one use.
160 static BinaryOperator *isReassociableOp(Value *V, unsigned Opcode) {
161   if (V->hasOneUse() && isa<Instruction>(V) &&
162       cast<Instruction>(V)->getOpcode() == Opcode)
163     return cast<BinaryOperator>(V);
164   return 0;
165 }
166
167 static bool isUnmovableInstruction(Instruction *I) {
168   if (I->getOpcode() == Instruction::PHI ||
169       I->getOpcode() == Instruction::LandingPad ||
170       I->getOpcode() == Instruction::Alloca ||
171       I->getOpcode() == Instruction::Load ||
172       I->getOpcode() == Instruction::Invoke ||
173       (I->getOpcode() == Instruction::Call &&
174        !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) ||
175       I->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
176       I->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
177       I->getOpcode() == Instruction::FDiv ||
178       I->getOpcode() == Instruction::URem ||
179       I->getOpcode() == Instruction::SRem ||
180       I->getOpcode() == Instruction::FRem)
181     return true;
182   return false;
183 }
184
185 void Reassociate::BuildRankMap(Function &F) {
186   unsigned i = 2;
187
188   // Assign distinct ranks to function arguments
189   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
190     ValueRankMap[&*I] = ++i;
191
192   ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(&F);
193   for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
194          E = RPOT.end(); I != E; ++I) {
195     BasicBlock *BB = *I;
196     unsigned BBRank = RankMap[BB] = ++i << 16;
197
198     // Walk the basic block, adding precomputed ranks for any instructions that
199     // we cannot move.  This ensures that the ranks for these instructions are
200     // all different in the block.
201     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
202       if (isUnmovableInstruction(I))
203         ValueRankMap[&*I] = ++BBRank;
204   }
205 }
206
207 unsigned Reassociate::getRank(Value *V) {
208   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
209   if (I == 0) {
210     if (isa<Argument>(V)) return ValueRankMap[V];   // Function argument.
211     return 0;  // Otherwise it's a global or constant, rank 0.
212   }
213
214   if (unsigned Rank = ValueRankMap[I])
215     return Rank;    // Rank already known?
216
217   // If this is an expression, return the 1+MAX(rank(LHS), rank(RHS)) so that
218   // we can reassociate expressions for code motion!  Since we do not recurse
219   // for PHI nodes, we cannot have infinite recursion here, because there
220   // cannot be loops in the value graph that do not go through PHI nodes.
221   unsigned Rank = 0, MaxRank = RankMap[I->getParent()];
222   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands();
223        i != e && Rank != MaxRank; ++i)
224     Rank = std::max(Rank, getRank(I->getOperand(i)));
225
226   // If this is a not or neg instruction, do not count it for rank.  This
227   // assures us that X and ~X will have the same rank.
228   if (!I->getType()->isIntegerTy() ||
229       (!BinaryOperator::isNot(I) && !BinaryOperator::isNeg(I)))
230     ++Rank;
231
232   //DEBUG(dbgs() << "Calculated Rank[" << V->getName() << "] = "
233   //     << Rank << "\n");
234
235   return ValueRankMap[I] = Rank;
236 }
237
238 /// LowerNegateToMultiply - Replace 0-X with X*-1.
239 ///
240 static BinaryOperator *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg) {
241   Constant *Cst = Constant::getAllOnesValue(Neg->getType());
242
243   BinaryOperator *Res =
244     BinaryOperator::CreateMul(Neg->getOperand(1), Cst, "",Neg);
245   Neg->setOperand(1, Constant::getNullValue(Neg->getType())); // Drop use of op.
246   Res->takeName(Neg);
247   Neg->replaceAllUsesWith(Res);
248   Res->setDebugLoc(Neg->getDebugLoc());
249   return Res;
250 }
251
252 /// CarmichaelShift - Returns k such that lambda(2^Bitwidth) = 2^k, where lambda
253 /// is the Carmichael function. This means that x^(2^k) === 1 mod 2^Bitwidth for
254 /// every odd x, i.e. x^(2^k) = 1 for every odd x in Bitwidth-bit arithmetic.
255 /// Note that 0 <= k < Bitwidth, and if Bitwidth > 3 then x^(2^k) = 0 for every
256 /// even x in Bitwidth-bit arithmetic.
257 static unsigned CarmichaelShift(unsigned Bitwidth) {
258   if (Bitwidth < 3)
259     return Bitwidth - 1;
260   return Bitwidth - 2;
261 }
262
263 /// IncorporateWeight - Add the extra weight 'RHS' to the existing weight 'LHS',
264 /// reducing the combined weight using any special properties of the operation.
265 /// The existing weight LHS represents the computation X op X op ... op X where
266 /// X occurs LHS times.  The combined weight represents  X op X op ... op X with
267 /// X occurring LHS + RHS times.  If op is "Xor" for example then the combined
268 /// operation is equivalent to X if LHS + RHS is odd, or 0 if LHS + RHS is even;
269 /// the routine returns 1 in LHS in the first case, and 0 in LHS in the second.
270 static void IncorporateWeight(APInt &LHS, const APInt &RHS, unsigned Opcode) {
271   // If we were working with infinite precision arithmetic then the combined
272   // weight would be LHS + RHS.  But we are using finite precision arithmetic,
273   // and the APInt sum LHS + RHS may not be correct if it wraps (it is correct
274   // for nilpotent operations and addition, but not for idempotent operations
275   // and multiplication), so it is important to correctly reduce the combined
276   // weight back into range if wrapping would be wrong.
277
278   // If RHS is zero then the weight didn't change.
279   if (RHS.isMinValue())
280     return;
281   // If LHS is zero then the combined weight is RHS.
282   if (LHS.isMinValue()) {
283     LHS = RHS;
284     return;
285   }
286   // From this point on we know that neither LHS nor RHS is zero.
287
288   if (Instruction::isIdempotent(Opcode)) {
289     // Idempotent means X op X === X, so any non-zero weight is equivalent to a
290     // weight of 1.  Keeping weights at zero or one also means that wrapping is
291     // not a problem.
292     assert(LHS == 1 && RHS == 1 && "Weights not reduced!");
293     return; // Return a weight of 1.
294   }
295   if (Instruction::isNilpotent(Opcode)) {
296     // Nilpotent means X op X === 0, so reduce weights modulo 2.
297     assert(LHS == 1 && RHS == 1 && "Weights not reduced!");
298     LHS = 0; // 1 + 1 === 0 modulo 2.
299     return;
300   }
301   if (Opcode == Instruction::Add) {
302     // TODO: Reduce the weight by exploiting nsw/nuw?
303     LHS += RHS;
304     return;
305   }
306
307   assert(Opcode == Instruction::Mul && "Unknown associative operation!");
308   unsigned Bitwidth = LHS.getBitWidth();
309   // If CM is the Carmichael number then a weight W satisfying W >= CM+Bitwidth
310   // can be replaced with W-CM.  That's because x^W=x^(W-CM) for every Bitwidth
311   // bit number x, since either x is odd in which case x^CM = 1, or x is even in
312   // which case both x^W and x^(W - CM) are zero.  By subtracting off multiples
313   // of CM like this weights can always be reduced to the range [0, CM+Bitwidth)
314   // which by a happy accident means that they can always be represented using
315   // Bitwidth bits.
316   // TODO: Reduce the weight by exploiting nsw/nuw?  (Could do much better than
317   // the Carmichael number).
318   if (Bitwidth > 3) {
319     /// CM - The value of Carmichael's lambda function.
320     APInt CM = APInt::getOneBitSet(Bitwidth, CarmichaelShift(Bitwidth));
321     // Any weight W >= Threshold can be replaced with W - CM.
322     APInt Threshold = CM + Bitwidth;
323     assert(LHS.ult(Threshold) && RHS.ult(Threshold) && "Weights not reduced!");
324     // For Bitwidth 4 or more the following sum does not overflow.
325     LHS += RHS;
326     while (LHS.uge(Threshold))
327       LHS -= CM;
328   } else {
329     // To avoid problems with overflow do everything the same as above but using
330     // a larger type.
331     unsigned CM = 1U << CarmichaelShift(Bitwidth);
332     unsigned Threshold = CM + Bitwidth;
333     assert(LHS.getZExtValue() < Threshold && RHS.getZExtValue() < Threshold &&
334            "Weights not reduced!");
335     unsigned Total = LHS.getZExtValue() + RHS.getZExtValue();
336     while (Total >= Threshold)
337       Total -= CM;
338     LHS = Total;
339   }
340 }
341
342 typedef std::pair<Value*, APInt> RepeatedValue;
343
344 /// LinearizeExprTree - Given an associative binary expression, return the leaf
345 /// nodes in Ops along with their weights (how many times the leaf occurs).  The
346 /// original expression is the same as
347 ///   (Ops[0].first op Ops[0].first op ... Ops[0].first)  <- Ops[0].second times
348 /// op
349 ///   (Ops[1].first op Ops[1].first op ... Ops[1].first)  <- Ops[1].second times
350 /// op
351 ///   ...
352 /// op
353 ///   (Ops[N].first op Ops[N].first op ... Ops[N].first)  <- Ops[N].second times
354 ///
355 /// Note that the values Ops[0].first, ..., Ops[N].first are all distinct.
356 ///
357 /// This routine may modify the function, in which case it returns 'true'.  The
358 /// changes it makes may well be destructive, changing the value computed by 'I'
359 /// to something completely different.  Thus if the routine returns 'true' then
360 /// you MUST either replace I with a new expression computed from the Ops array,
361 /// or use RewriteExprTree to put the values back in.
362 ///
363 /// A leaf node is either not a binary operation of the same kind as the root
364 /// node 'I' (i.e. is not a binary operator at all, or is, but with a different
365 /// opcode), or is the same kind of binary operator but has a use which either
366 /// does not belong to the expression, or does belong to the expression but is
367 /// a leaf node.  Every leaf node has at least one use that is a non-leaf node
368 /// of the expression, while for non-leaf nodes (except for the root 'I') every
369 /// use is a non-leaf node of the expression.
370 ///
371 /// For example:
372 ///           expression graph        node names
373 ///
374 ///                     +        |        I
375 ///                    / \       |
376 ///                   +   +      |      A,  B
377 ///                  / \ / \     |
378 ///                 *   +   *    |    C,  D,  E
379 ///                / \ / \ / \   |
380 ///                   +   *      |      F,  G
381 ///
382 /// The leaf nodes are C, E, F and G.  The Ops array will contain (maybe not in
383 /// that order) (C, 1), (E, 1), (F, 2), (G, 2).
384 ///
385 /// The expression is maximal: if some instruction is a binary operator of the
386 /// same kind as 'I', and all of its uses are non-leaf nodes of the expression,
387 /// then the instruction also belongs to the expression, is not a leaf node of
388 /// it, and its operands also belong to the expression (but may be leaf nodes).
389 ///
390 /// NOTE: This routine will set operands of non-leaf non-root nodes to undef in
391 /// order to ensure that every non-root node in the expression has *exactly one*
392 /// use by a non-leaf node of the expression.  This destruction means that the
393 /// caller MUST either replace 'I' with a new expression or use something like
394 /// RewriteExprTree to put the values back in if the routine indicates that it
395 /// made a change by returning 'true'.
396 ///
397 /// In the above example either the right operand of A or the left operand of B
398 /// will be replaced by undef.  If it is B's operand then this gives:
399 ///
400 ///                     +        |        I
401 ///                    / \       |
402 ///                   +   +      |      A,  B - operand of B replaced with undef
403 ///                  / \   \     |
404 ///                 *   +   *    |    C,  D,  E
405 ///                / \ / \ / \   |
406 ///                   +   *      |      F,  G
407 ///
408 /// Note that such undef operands can only be reached by passing through 'I'.
409 /// For example, if you visit operands recursively starting from a leaf node
410 /// then you will never see such an undef operand unless you get back to 'I',
411 /// which requires passing through a phi node.
412 ///
413 /// Note that this routine may also mutate binary operators of the wrong type
414 /// that have all uses inside the expression (i.e. only used by non-leaf nodes
415 /// of the expression) if it can turn them into binary operators of the right
416 /// type and thus make the expression bigger.
417
418 static bool LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
419                               SmallVectorImpl<RepeatedValue> &Ops) {
420   DEBUG(dbgs() << "LINEARIZE: " << *I << '\n');
421   unsigned Bitwidth = I->getType()->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
422   unsigned Opcode = I->getOpcode();
423   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) &&
424          Instruction::isCommutative(Opcode) &&
425          "Expected an associative and commutative operation!");
426   // If we see an absorbing element then the entire expression must be equal to
427   // it.  For example, if this is a multiplication expression and zero occurs as
428   // an operand somewhere in it then the result of the expression must be zero.
429   Constant *Absorber = ConstantExpr::getBinOpAbsorber(Opcode, I->getType());
430
431   // Visit all operands of the expression, keeping track of their weight (the
432   // number of paths from the expression root to the operand, or if you like
433   // the number of times that operand occurs in the linearized expression).
434   // For example, if I = X + A, where X = A + B, then I, X and B have weight 1
435   // while A has weight two.
436
437   // Worklist of non-leaf nodes (their operands are in the expression too) along
438   // with their weights, representing a certain number of paths to the operator.
439   // If an operator occurs in the worklist multiple times then we found multiple
440   // ways to get to it.
441   SmallVector<std::pair<BinaryOperator*, APInt>, 8> Worklist; // (Op, Weight)
442   Worklist.push_back(std::make_pair(I, APInt(Bitwidth, 1)));
443   bool MadeChange = false;
444
445   // Leaves of the expression are values that either aren't the right kind of
446   // operation (eg: a constant, or a multiply in an add tree), or are, but have
447   // some uses that are not inside the expression.  For example, in I = X + X,
448   // X = A + B, the value X has two uses (by I) that are in the expression.  If
449   // X has any other uses, for example in a return instruction, then we consider
450   // X to be a leaf, and won't analyze it further.  When we first visit a value,
451   // if it has more than one use then at first we conservatively consider it to
452   // be a leaf.  Later, as the expression is explored, we may discover some more
453   // uses of the value from inside the expression.  If all uses turn out to be
454   // from within the expression (and the value is a binary operator of the right
455   // kind) then the value is no longer considered to be a leaf, and its operands
456   // are explored.
457
458   // Leaves - Keeps track of the set of putative leaves as well as the number of
459   // paths to each leaf seen so far.
460   typedef DenseMap<Value*, APInt> LeafMap;
461   LeafMap Leaves; // Leaf -> Total weight so far.
462   SmallVector<Value*, 8> LeafOrder; // Ensure deterministic leaf output order.
463
464 #ifndef NDEBUG
465   SmallPtrSet<Value*, 8> Visited; // For sanity checking the iteration scheme.
466 #endif
467   while (!Worklist.empty()) {
468     std::pair<BinaryOperator*, APInt> P = Worklist.pop_back_val();
469     I = P.first; // We examine the operands of this binary operator.
470
471     for (unsigned OpIdx = 0; OpIdx < 2; ++OpIdx) { // Visit operands.
472       Value *Op = I->getOperand(OpIdx);
473       APInt Weight = P.second; // Number of paths to this operand.
474       DEBUG(dbgs() << "OPERAND: " << *Op << " (" << Weight << ")\n");
475       assert(!Op->use_empty() && "No uses, so how did we get to it?!");
476
477       // If the expression contains an absorbing element then there is no need
478       // to analyze it further: it must evaluate to the absorbing element.
479       if (Op == Absorber && !Weight.isMinValue()) {
480         Ops.push_back(std::make_pair(Absorber, APInt(Bitwidth, 1)));
481         return MadeChange;
482       }
483
484       // If this is a binary operation of the right kind with only one use then
485       // add its operands to the expression.
486       if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op, Opcode)) {
487         assert(Visited.insert(Op) && "Not first visit!");
488         DEBUG(dbgs() << "DIRECT ADD: " << *Op << " (" << Weight << ")\n");
489         Worklist.push_back(std::make_pair(BO, Weight));
490         continue;
491       }
492
493       // Appears to be a leaf.  Is the operand already in the set of leaves?
494       LeafMap::iterator It = Leaves.find(Op);
495       if (It == Leaves.end()) {
496         // Not in the leaf map.  Must be the first time we saw this operand.
497         assert(Visited.insert(Op) && "Not first visit!");
498         if (!Op->hasOneUse()) {
499           // This value has uses not accounted for by the expression, so it is
500           // not safe to modify.  Mark it as being a leaf.
501           DEBUG(dbgs() << "ADD USES LEAF: " << *Op << " (" << Weight << ")\n");
502           LeafOrder.push_back(Op);
503           Leaves[Op] = Weight;
504           continue;
505         }
506         // No uses outside the expression, try morphing it.
507       } else if (It != Leaves.end()) {
508         // Already in the leaf map.
509         assert(Visited.count(Op) && "In leaf map but not visited!");
510
511         // Update the number of paths to the leaf.
512         IncorporateWeight(It->second, Weight, Opcode);
513
514 #if 0   // TODO: Re-enable once PR13021 is fixed.
515         // The leaf already has one use from inside the expression.  As we want
516         // exactly one such use, drop this new use of the leaf.
517         assert(!Op->hasOneUse() && "Only one use, but we got here twice!");
518         I->setOperand(OpIdx, UndefValue::get(I->getType()));
519         MadeChange = true;
520
521         // If the leaf is a binary operation of the right kind and we now see
522         // that its multiple original uses were in fact all by nodes belonging
523         // to the expression, then no longer consider it to be a leaf and add
524         // its operands to the expression.
525         if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op, Opcode)) {
526           DEBUG(dbgs() << "UNLEAF: " << *Op << " (" << It->second << ")\n");
527           Worklist.push_back(std::make_pair(BO, It->second));
528           Leaves.erase(It);
529           continue;
530         }
531 #endif
532
533         // If we still have uses that are not accounted for by the expression
534         // then it is not safe to modify the value.
535         if (!Op->hasOneUse())
536           continue;
537
538         // No uses outside the expression, try morphing it.
539         Weight = It->second;
540         Leaves.erase(It); // Since the value may be morphed below.
541       }
542
543       // At this point we have a value which, first of all, is not a binary
544       // expression of the right kind, and secondly, is only used inside the
545       // expression.  This means that it can safely be modified.  See if we
546       // can usefully morph it into an expression of the right kind.
547       assert((!isa<Instruction>(Op) ||
548               cast<Instruction>(Op)->getOpcode() != Opcode) &&
549              "Should have been handled above!");
550       assert(Op->hasOneUse() && "Has uses outside the expression tree!");
551
552       // If this is a multiply expression, turn any internal negations into
553       // multiplies by -1 so they can be reassociated.
554       BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op);
555       if (Opcode == Instruction::Mul && BO && BinaryOperator::isNeg(BO)) {
556         DEBUG(dbgs() << "MORPH LEAF: " << *Op << " (" << Weight << ") TO ");
557         BO = LowerNegateToMultiply(BO);
558         DEBUG(dbgs() << *BO << 'n');
559         Worklist.push_back(std::make_pair(BO, Weight));
560         MadeChange = true;
561         continue;
562       }
563
564       // Failed to morph into an expression of the right type.  This really is
565       // a leaf.
566       DEBUG(dbgs() << "ADD LEAF: " << *Op << " (" << Weight << ")\n");
567       assert(!isReassociableOp(Op, Opcode) && "Value was morphed?");
568       LeafOrder.push_back(Op);
569       Leaves[Op] = Weight;
570     }
571   }
572
573   // The leaves, repeated according to their weights, represent the linearized
574   // form of the expression.
575   for (unsigned i = 0, e = LeafOrder.size(); i != e; ++i) {
576     Value *V = LeafOrder[i];
577     LeafMap::iterator It = Leaves.find(V);
578     if (It == Leaves.end())
579       // Node initially thought to be a leaf wasn't.
580       continue;
581     assert(!isReassociableOp(V, Opcode) && "Shouldn't be a leaf!");
582     APInt Weight = It->second;
583     if (Weight.isMinValue())
584       // Leaf already output or weight reduction eliminated it.
585       continue;
586     // Ensure the leaf is only output once.
587     It->second = 0;
588     Ops.push_back(std::make_pair(V, Weight));
589   }
590
591   // For nilpotent operations or addition there may be no operands, for example
592   // because the expression was "X xor X" or consisted of 2^Bitwidth additions:
593   // in both cases the weight reduces to 0 causing the value to be skipped.
594   if (Ops.empty()) {
595     Constant *Identity = ConstantExpr::getBinOpIdentity(Opcode, I->getType());
596     assert(Identity && "Associative operation without identity!");
597     Ops.push_back(std::make_pair(Identity, APInt(Bitwidth, 1)));
598   }
599
600   return MadeChange;
601 }
602
603 // RewriteExprTree - Now that the operands for this expression tree are
604 // linearized and optimized, emit them in-order.
605 void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
606                                   SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
607   assert(Ops.size() > 1 && "Single values should be used directly!");
608
609   // Since our optimizations never increase the number of operations, the new
610   // expression can always be written by reusing the existing binary operators
611   // from the original expression tree, without creating any new instructions,
612   // though the rewritten expression may have a completely different topology.
613   // We take care to not change anything if the new expression will be the same
614   // as the original.  If more than trivial changes (like commuting operands)
615   // were made then we are obliged to clear out any optional subclass data like
616   // nsw flags.
617
618   /// NodesToRewrite - Nodes from the original expression available for writing
619   /// the new expression into.
620   SmallVector<BinaryOperator*, 8> NodesToRewrite;
621   unsigned Opcode = I->getOpcode();
622   BinaryOperator *Op = I;
623
624   // ExpressionChanged - Non-null if the rewritten expression differs from the
625   // original in some non-trivial way, requiring the clearing of optional flags.
626   // Flags are cleared from the operator in ExpressionChanged up to I inclusive.
627   BinaryOperator *ExpressionChanged = 0;
628   for (unsigned i = 0; ; ++i) {
629     // The last operation (which comes earliest in the IR) is special as both
630     // operands will come from Ops, rather than just one with the other being
631     // a subexpression.
632     if (i+2 == Ops.size()) {
633       Value *NewLHS = Ops[i].Op;
634       Value *NewRHS = Ops[i+1].Op;
635       Value *OldLHS = Op->getOperand(0);
636       Value *OldRHS = Op->getOperand(1);
637
638       if (NewLHS == OldLHS && NewRHS == OldRHS)
639         // Nothing changed, leave it alone.
640         break;
641
642       if (NewLHS == OldRHS && NewRHS == OldLHS) {
643         // The order of the operands was reversed.  Swap them.
644         DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
645         Op->swapOperands();
646         DEBUG(dbgs() << "TO: " << *Op << '\n');
647         MadeChange = true;
648         ++NumChanged;
649         break;
650       }
651
652       // The new operation differs non-trivially from the original. Overwrite
653       // the old operands with the new ones.
654       DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
655       if (NewLHS != OldLHS) {
656         if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldLHS, Opcode))
657           NodesToRewrite.push_back(BO);
658         Op->setOperand(0, NewLHS);
659       }
660       if (NewRHS != OldRHS) {
661         if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldRHS, Opcode))
662           NodesToRewrite.push_back(BO);
663         Op->setOperand(1, NewRHS);
664       }
665       DEBUG(dbgs() << "TO: " << *Op << '\n');
666
667       ExpressionChanged = Op;
668       MadeChange = true;
669       ++NumChanged;
670
671       break;
672     }
673
674     // Not the last operation.  The left-hand side will be a sub-expression
675     // while the right-hand side will be the current element of Ops.
676     Value *NewRHS = Ops[i].Op;
677     if (NewRHS != Op->getOperand(1)) {
678       DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
679       if (NewRHS == Op->getOperand(0)) {
680         // The new right-hand side was already present as the left operand.  If
681         // we are lucky then swapping the operands will sort out both of them.
682         Op->swapOperands();
683       } else {
684         // Overwrite with the new right-hand side.
685         if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(1), Opcode))
686           NodesToRewrite.push_back(BO);
687         Op->setOperand(1, NewRHS);
688         ExpressionChanged = Op;
689       }
690       DEBUG(dbgs() << "TO: " << *Op << '\n');
691       MadeChange = true;
692       ++NumChanged;
693     }
694
695     // Now deal with the left-hand side.  If this is already an operation node
696     // from the original expression then just rewrite the rest of the expression
697     // into it.
698     if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(0), Opcode)) {
699       Op = BO;
700       continue;
701     }
702
703     // Otherwise, grab a spare node from the original expression and use that as
704     // the left-hand side.  If there are no nodes left then the optimizers made
705     // an expression with more nodes than the original!  This usually means that
706     // they did something stupid but it might mean that the problem was just too
707     // hard (finding the mimimal number of multiplications needed to realize a
708     // multiplication expression is NP-complete).  Whatever the reason, smart or
709     // stupid, create a new node if there are none left.
710     BinaryOperator *NewOp;
711     if (NodesToRewrite.empty()) {
712       Constant *Undef = UndefValue::get(I->getType());
713       NewOp = BinaryOperator::Create(Instruction::BinaryOps(Opcode),
714                                      Undef, Undef, "", I);
715     } else {
716       NewOp = NodesToRewrite.pop_back_val();
717     }
718
719     DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
720     Op->setOperand(0, NewOp);
721     DEBUG(dbgs() << "TO: " << *Op << '\n');
722     ExpressionChanged = Op;
723     MadeChange = true;
724     ++NumChanged;
725     Op = NewOp;
726   }
727
728   // If the expression changed non-trivially then clear out all subclass data
729   // starting from the operator specified in ExpressionChanged, and compactify
730   // the operators to just before the expression root to guarantee that the
731   // expression tree is dominated by all of Ops.
732   if (ExpressionChanged)
733     do {
734       ExpressionChanged->clearSubclassOptionalData();
735       if (ExpressionChanged == I)
736         break;
737       ExpressionChanged->moveBefore(I);
738       ExpressionChanged = cast<BinaryOperator>(*ExpressionChanged->use_begin());
739     } while (1);
740
741   // Throw away any left over nodes from the original expression.
742   for (unsigned i = 0, e = NodesToRewrite.size(); i != e; ++i)
743     RedoInsts.insert(NodesToRewrite[i]);
744 }
745
746 /// NegateValue - Insert instructions before the instruction pointed to by BI,
747 /// that computes the negative version of the value specified.  The negative
748 /// version of the value is returned, and BI is left pointing at the instruction
749 /// that should be processed next by the reassociation pass.
750 static Value *NegateValue(Value *V, Instruction *BI) {
751   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
752     return ConstantExpr::getNeg(C);
753
754   // We are trying to expose opportunity for reassociation.  One of the things
755   // that we want to do to achieve this is to push a negation as deep into an
756   // expression chain as possible, to expose the add instructions.  In practice,
757   // this means that we turn this:
758   //   X = -(A+12+C+D)   into    X = -A + -12 + -C + -D = -12 + -A + -C + -D
759   // so that later, a: Y = 12+X could get reassociated with the -12 to eliminate
760   // the constants.  We assume that instcombine will clean up the mess later if
761   // we introduce tons of unnecessary negation instructions.
762   //
763   if (BinaryOperator *I = isReassociableOp(V, Instruction::Add)) {
764     // Push the negates through the add.
765     I->setOperand(0, NegateValue(I->getOperand(0), BI));
766     I->setOperand(1, NegateValue(I->getOperand(1), BI));
767
768     // We must move the add instruction here, because the neg instructions do
769     // not dominate the old add instruction in general.  By moving it, we are
770     // assured that the neg instructions we just inserted dominate the
771     // instruction we are about to insert after them.
772     //
773     I->moveBefore(BI);
774     I->setName(I->getName()+".neg");
775     return I;
776   }
777
778   // Okay, we need to materialize a negated version of V with an instruction.
779   // Scan the use lists of V to see if we have one already.
780   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
781     User *U = *UI;
782     if (!BinaryOperator::isNeg(U)) continue;
783
784     // We found one!  Now we have to make sure that the definition dominates
785     // this use.  We do this by moving it to the entry block (if it is a
786     // non-instruction value) or right after the definition.  These negates will
787     // be zapped by reassociate later, so we don't need much finesse here.
788     BinaryOperator *TheNeg = cast<BinaryOperator>(U);
789
790     // Verify that the negate is in this function, V might be a constant expr.
791     if (TheNeg->getParent()->getParent() != BI->getParent()->getParent())
792       continue;
793
794     BasicBlock::iterator InsertPt;
795     if (Instruction *InstInput = dyn_cast<Instruction>(V)) {
796       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InstInput)) {
797         InsertPt = II->getNormalDest()->begin();
798       } else {
799         InsertPt = InstInput;
800         ++InsertPt;
801       }
802       while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
803     } else {
804       InsertPt = TheNeg->getParent()->getParent()->getEntryBlock().begin();
805     }
806     TheNeg->moveBefore(InsertPt);
807     return TheNeg;
808   }
809
810   // Insert a 'neg' instruction that subtracts the value from zero to get the
811   // negation.
812   return BinaryOperator::CreateNeg(V, V->getName() + ".neg", BI);
813 }
814
815 /// ShouldBreakUpSubtract - Return true if we should break up this subtract of
816 /// X-Y into (X + -Y).
817 static bool ShouldBreakUpSubtract(Instruction *Sub) {
818   // If this is a negation, we can't split it up!
819   if (BinaryOperator::isNeg(Sub))
820     return false;
821
822   // Don't bother to break this up unless either the LHS is an associable add or
823   // subtract or if this is only used by one.
824   if (isReassociableOp(Sub->getOperand(0), Instruction::Add) ||
825       isReassociableOp(Sub->getOperand(0), Instruction::Sub))
826     return true;
827   if (isReassociableOp(Sub->getOperand(1), Instruction::Add) ||
828       isReassociableOp(Sub->getOperand(1), Instruction::Sub))
829     return true;
830   if (Sub->hasOneUse() &&
831       (isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Add) ||
832        isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Sub)))
833     return true;
834
835   return false;
836 }
837
838 /// BreakUpSubtract - If we have (X-Y), and if either X is an add, or if this is
839 /// only used by an add, transform this into (X+(0-Y)) to promote better
840 /// reassociation.
841 static BinaryOperator *BreakUpSubtract(Instruction *Sub) {
842   // Convert a subtract into an add and a neg instruction. This allows sub
843   // instructions to be commuted with other add instructions.
844   //
845   // Calculate the negative value of Operand 1 of the sub instruction,
846   // and set it as the RHS of the add instruction we just made.
847   //
848   Value *NegVal = NegateValue(Sub->getOperand(1), Sub);
849   BinaryOperator *New =
850     BinaryOperator::CreateAdd(Sub->getOperand(0), NegVal, "", Sub);
851   Sub->setOperand(0, Constant::getNullValue(Sub->getType())); // Drop use of op.
852   Sub->setOperand(1, Constant::getNullValue(Sub->getType())); // Drop use of op.
853   New->takeName(Sub);
854
855   // Everyone now refers to the add instruction.
856   Sub->replaceAllUsesWith(New);
857   New->setDebugLoc(Sub->getDebugLoc());
858
859   DEBUG(dbgs() << "Negated: " << *New << '\n');
860   return New;
861 }
862
863 /// ConvertShiftToMul - If this is a shift of a reassociable multiply or is used
864 /// by one, change this into a multiply by a constant to assist with further
865 /// reassociation.
866 static BinaryOperator *ConvertShiftToMul(Instruction *Shl) {
867   Constant *MulCst = ConstantInt::get(Shl->getType(), 1);
868   MulCst = ConstantExpr::getShl(MulCst, cast<Constant>(Shl->getOperand(1)));
869
870   BinaryOperator *Mul =
871     BinaryOperator::CreateMul(Shl->getOperand(0), MulCst, "", Shl);
872   Shl->setOperand(0, UndefValue::get(Shl->getType())); // Drop use of op.
873   Mul->takeName(Shl);
874   Shl->replaceAllUsesWith(Mul);
875   Mul->setDebugLoc(Shl->getDebugLoc());
876   return Mul;
877 }
878
879 /// FindInOperandList - Scan backwards and forwards among values with the same
880 /// rank as element i to see if X exists.  If X does not exist, return i.  This
881 /// is useful when scanning for 'x' when we see '-x' because they both get the
882 /// same rank.
883 static unsigned FindInOperandList(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops, unsigned i,
884                                   Value *X) {
885   unsigned XRank = Ops[i].Rank;
886   unsigned e = Ops.size();
887   for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j].Rank == XRank; ++j)
888     if (Ops[j].Op == X)
889       return j;
890   // Scan backwards.
891   for (unsigned j = i-1; j != ~0U && Ops[j].Rank == XRank; --j)
892     if (Ops[j].Op == X)
893       return j;
894   return i;
895 }
896
897 /// EmitAddTreeOfValues - Emit a tree of add instructions, summing Ops together
898 /// and returning the result.  Insert the tree before I.
899 static Value *EmitAddTreeOfValues(Instruction *I,
900                                   SmallVectorImpl<WeakVH> &Ops){
901   if (Ops.size() == 1) return Ops.back();
902
903   Value *V1 = Ops.back();
904   Ops.pop_back();
905   Value *V2 = EmitAddTreeOfValues(I, Ops);
906   return BinaryOperator::CreateAdd(V2, V1, "tmp", I);
907 }
908
909 /// RemoveFactorFromExpression - If V is an expression tree that is a
910 /// multiplication sequence, and if this sequence contains a multiply by Factor,
911 /// remove Factor from the tree and return the new tree.
912 Value *Reassociate::RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor) {
913   BinaryOperator *BO = isReassociableOp(V, Instruction::Mul);
914   if (!BO) return 0;
915
916   SmallVector<RepeatedValue, 8> Tree;
917   MadeChange |= LinearizeExprTree(BO, Tree);
918   SmallVector<ValueEntry, 8> Factors;
919   Factors.reserve(Tree.size());
920   for (unsigned i = 0, e = Tree.size(); i != e; ++i) {
921     RepeatedValue E = Tree[i];
922     Factors.append(E.second.getZExtValue(),
923                    ValueEntry(getRank(E.first), E.first));
924   }
925
926   bool FoundFactor = false;
927   bool NeedsNegate = false;
928   for (unsigned i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i) {
929     if (Factors[i].Op == Factor) {
930       FoundFactor = true;
931       Factors.erase(Factors.begin()+i);
932       break;
933     }
934
935     // If this is a negative version of this factor, remove it.
936     if (ConstantInt *FC1 = dyn_cast<ConstantInt>(Factor))
937       if (ConstantInt *FC2 = dyn_cast<ConstantInt>(Factors[i].Op))
938         if (FC1->getValue() == -FC2->getValue()) {
939           FoundFactor = NeedsNegate = true;
940           Factors.erase(Factors.begin()+i);
941           break;
942         }
943   }
944
945   if (!FoundFactor) {
946     // Make sure to restore the operands to the expression tree.
947     RewriteExprTree(BO, Factors);
948     return 0;
949   }
950
951   BasicBlock::iterator InsertPt = BO; ++InsertPt;
952
953   // If this was just a single multiply, remove the multiply and return the only
954   // remaining operand.
955   if (Factors.size() == 1) {
956     RedoInsts.insert(BO);
957     V = Factors[0].Op;
958   } else {
959     RewriteExprTree(BO, Factors);
960     V = BO;
961   }
962
963   if (NeedsNegate)
964     V = BinaryOperator::CreateNeg(V, "neg", InsertPt);
965
966   return V;
967 }
968
969 /// FindSingleUseMultiplyFactors - If V is a single-use multiply, recursively
970 /// add its operands as factors, otherwise add V to the list of factors.
971 ///
972 /// Ops is the top-level list of add operands we're trying to factor.
973 static void FindSingleUseMultiplyFactors(Value *V,
974                                          SmallVectorImpl<Value*> &Factors,
975                                        const SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
976   BinaryOperator *BO = isReassociableOp(V, Instruction::Mul);
977   if (!BO) {
978     Factors.push_back(V);
979     return;
980   }
981
982   // Otherwise, add the LHS and RHS to the list of factors.
983   FindSingleUseMultiplyFactors(BO->getOperand(1), Factors, Ops);
984   FindSingleUseMultiplyFactors(BO->getOperand(0), Factors, Ops);
985 }
986
987 /// OptimizeAndOrXor - Optimize a series of operands to an 'and', 'or', or 'xor'
988 /// instruction.  This optimizes based on identities.  If it can be reduced to
989 /// a single Value, it is returned, otherwise the Ops list is mutated as
990 /// necessary.
991 static Value *OptimizeAndOrXor(unsigned Opcode,
992                                SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
993   // Scan the operand lists looking for X and ~X pairs, along with X,X pairs.
994   // If we find any, we can simplify the expression. X&~X == 0, X|~X == -1.
995   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
996     // First, check for X and ~X in the operand list.
997     assert(i < Ops.size());
998     if (BinaryOperator::isNot(Ops[i].Op)) {    // Cannot occur for ^.
999       Value *X = BinaryOperator::getNotArgument(Ops[i].Op);
1000       unsigned FoundX = FindInOperandList(Ops, i, X);
1001       if (FoundX != i) {
1002         if (Opcode == Instruction::And)   // ...&X&~X = 0
1003           return Constant::getNullValue(X->getType());
1004
1005         if (Opcode == Instruction::Or)    // ...|X|~X = -1
1006           return Constant::getAllOnesValue(X->getType());
1007       }
1008     }
1009
1010     // Next, check for duplicate pairs of values, which we assume are next to
1011     // each other, due to our sorting criteria.
1012     assert(i < Ops.size());
1013     if (i+1 != Ops.size() && Ops[i+1].Op == Ops[i].Op) {
1014       if (Opcode == Instruction::And || Opcode == Instruction::Or) {
1015         // Drop duplicate values for And and Or.
1016         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1017         --i; --e;
1018         ++NumAnnihil;
1019         continue;
1020       }
1021
1022       // Drop pairs of values for Xor.
1023       assert(Opcode == Instruction::Xor);
1024       if (e == 2)
1025         return Constant::getNullValue(Ops[0].Op->getType());
1026
1027       // Y ^ X^X -> Y
1028       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
1029       i -= 1; e -= 2;
1030       ++NumAnnihil;
1031     }
1032   }
1033   return 0;
1034 }
1035
1036 /// OptimizeAdd - Optimize a series of operands to an 'add' instruction.  This
1037 /// optimizes based on identities.  If it can be reduced to a single Value, it
1038 /// is returned, otherwise the Ops list is mutated as necessary.
1039 Value *Reassociate::OptimizeAdd(Instruction *I,
1040                                 SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
1041   // Scan the operand lists looking for X and -X pairs.  If we find any, we
1042   // can simplify the expression. X+-X == 0.  While we're at it, scan for any
1043   // duplicates.  We want to canonicalize Y+Y+Y+Z -> 3*Y+Z.
1044   //
1045   // TODO: We could handle "X + ~X" -> "-1" if we wanted, since "-X = ~X+1".
1046   //
1047   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1048     Value *TheOp = Ops[i].Op;
1049     // Check to see if we've seen this operand before.  If so, we factor all
1050     // instances of the operand together.  Due to our sorting criteria, we know
1051     // that these need to be next to each other in the vector.
1052     if (i+1 != Ops.size() && Ops[i+1].Op == TheOp) {
1053       // Rescan the list, remove all instances of this operand from the expr.
1054       unsigned NumFound = 0;
1055       do {
1056         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1057         ++NumFound;
1058       } while (i != Ops.size() && Ops[i].Op == TheOp);
1059
1060       DEBUG(errs() << "\nFACTORING [" << NumFound << "]: " << *TheOp << '\n');
1061       ++NumFactor;
1062
1063       // Insert a new multiply.
1064       Value *Mul = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(I->getType()), NumFound);
1065       Mul = BinaryOperator::CreateMul(TheOp, Mul, "factor", I);
1066
1067       // Now that we have inserted a multiply, optimize it. This allows us to
1068       // handle cases that require multiple factoring steps, such as this:
1069       // (X*2) + (X*2) + (X*2) -> (X*2)*3 -> X*6
1070       RedoInsts.insert(cast<Instruction>(Mul));
1071
1072       // If every add operand was a duplicate, return the multiply.
1073       if (Ops.empty())
1074         return Mul;
1075
1076       // Otherwise, we had some input that didn't have the dupe, such as
1077       // "A + A + B" -> "A*2 + B".  Add the new multiply to the list of
1078       // things being added by this operation.
1079       Ops.insert(Ops.begin(), ValueEntry(getRank(Mul), Mul));
1080
1081       --i;
1082       e = Ops.size();
1083       continue;
1084     }
1085
1086     // Check for X and -X in the operand list.
1087     if (!BinaryOperator::isNeg(TheOp))
1088       continue;
1089
1090     Value *X = BinaryOperator::getNegArgument(TheOp);
1091     unsigned FoundX = FindInOperandList(Ops, i, X);
1092     if (FoundX == i)
1093       continue;
1094
1095     // Remove X and -X from the operand list.
1096     if (Ops.size() == 2)
1097       return Constant::getNullValue(X->getType());
1098
1099     Ops.erase(Ops.begin()+i);
1100     if (i < FoundX)
1101       --FoundX;
1102     else
1103       --i;   // Need to back up an extra one.
1104     Ops.erase(Ops.begin()+FoundX);
1105     ++NumAnnihil;
1106     --i;     // Revisit element.
1107     e -= 2;  // Removed two elements.
1108   }
1109
1110   // Scan the operand list, checking to see if there are any common factors
1111   // between operands.  Consider something like A*A+A*B*C+D.  We would like to
1112   // reassociate this to A*(A+B*C)+D, which reduces the number of multiplies.
1113   // To efficiently find this, we count the number of times a factor occurs
1114   // for any ADD operands that are MULs.
1115   DenseMap<Value*, unsigned> FactorOccurrences;
1116
1117   // Keep track of each multiply we see, to avoid triggering on (X*4)+(X*4)
1118   // where they are actually the same multiply.
1119   unsigned MaxOcc = 0;
1120   Value *MaxOccVal = 0;
1121   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1122     BinaryOperator *BOp = isReassociableOp(Ops[i].Op, Instruction::Mul);
1123     if (!BOp)
1124       continue;
1125
1126     // Compute all of the factors of this added value.
1127     SmallVector<Value*, 8> Factors;
1128     FindSingleUseMultiplyFactors(BOp, Factors, Ops);
1129     assert(Factors.size() > 1 && "Bad linearize!");
1130
1131     // Add one to FactorOccurrences for each unique factor in this op.
1132     SmallPtrSet<Value*, 8> Duplicates;
1133     for (unsigned i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i) {
1134       Value *Factor = Factors[i];
1135       if (!Duplicates.insert(Factor)) continue;
1136
1137       unsigned Occ = ++FactorOccurrences[Factor];
1138       if (Occ > MaxOcc) { MaxOcc = Occ; MaxOccVal = Factor; }
1139
1140       // If Factor is a negative constant, add the negated value as a factor
1141       // because we can percolate the negate out.  Watch for minint, which
1142       // cannot be positivified.
1143       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Factor))
1144         if (CI->isNegative() && !CI->isMinValue(true)) {
1145           Factor = ConstantInt::get(CI->getContext(), -CI->getValue());
1146           assert(!Duplicates.count(Factor) &&
1147                  "Shouldn't have two constant factors, missed a canonicalize");
1148
1149           unsigned Occ = ++FactorOccurrences[Factor];
1150           if (Occ > MaxOcc) { MaxOcc = Occ; MaxOccVal = Factor; }
1151         }
1152     }
1153   }
1154
1155   // If any factor occurred more than one time, we can pull it out.
1156   if (MaxOcc > 1) {
1157     DEBUG(errs() << "\nFACTORING [" << MaxOcc << "]: " << *MaxOccVal << '\n');
1158     ++NumFactor;
1159
1160     // Create a new instruction that uses the MaxOccVal twice.  If we don't do
1161     // this, we could otherwise run into situations where removing a factor
1162     // from an expression will drop a use of maxocc, and this can cause
1163     // RemoveFactorFromExpression on successive values to behave differently.
1164     Instruction *DummyInst = BinaryOperator::CreateAdd(MaxOccVal, MaxOccVal);
1165     SmallVector<WeakVH, 4> NewMulOps;
1166     for (unsigned i = 0; i != Ops.size(); ++i) {
1167       // Only try to remove factors from expressions we're allowed to.
1168       BinaryOperator *BOp = isReassociableOp(Ops[i].Op, Instruction::Mul);
1169       if (!BOp)
1170         continue;
1171
1172       if (Value *V = RemoveFactorFromExpression(Ops[i].Op, MaxOccVal)) {
1173         // The factorized operand may occur several times.  Convert them all in
1174         // one fell swoop.
1175         for (unsigned j = Ops.size(); j != i;) {
1176           --j;
1177           if (Ops[j].Op == Ops[i].Op) {
1178             NewMulOps.push_back(V);
1179             Ops.erase(Ops.begin()+j);
1180           }
1181         }
1182         --i;
1183       }
1184     }
1185
1186     // No need for extra uses anymore.
1187     delete DummyInst;
1188
1189     unsigned NumAddedValues = NewMulOps.size();
1190     Value *V = EmitAddTreeOfValues(I, NewMulOps);
1191
1192     // Now that we have inserted the add tree, optimize it. This allows us to
1193     // handle cases that require multiple factoring steps, such as this:
1194     // A*A*B + A*A*C   -->   A*(A*B+A*C)   -->   A*(A*(B+C))
1195     assert(NumAddedValues > 1 && "Each occurrence should contribute a value");
1196     (void)NumAddedValues;
1197     if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V))
1198       RedoInsts.insert(VI);
1199
1200     // Create the multiply.
1201     Instruction *V2 = BinaryOperator::CreateMul(V, MaxOccVal, "tmp", I);
1202
1203     // Rerun associate on the multiply in case the inner expression turned into
1204     // a multiply.  We want to make sure that we keep things in canonical form.
1205     RedoInsts.insert(V2);
1206
1207     // If every add operand included the factor (e.g. "A*B + A*C"), then the
1208     // entire result expression is just the multiply "A*(B+C)".
1209     if (Ops.empty())
1210       return V2;
1211
1212     // Otherwise, we had some input that didn't have the factor, such as
1213     // "A*B + A*C + D" -> "A*(B+C) + D".  Add the new multiply to the list of
1214     // things being added by this operation.
1215     Ops.insert(Ops.begin(), ValueEntry(getRank(V2), V2));
1216   }
1217
1218   return 0;
1219 }
1220
1221 namespace {
1222   /// \brief Predicate tests whether a ValueEntry's op is in a map.
1223   struct IsValueInMap {
1224     const DenseMap<Value *, unsigned> &Map;
1225
1226     IsValueInMap(const DenseMap<Value *, unsigned> &Map) : Map(Map) {}
1227
1228     bool operator()(const ValueEntry &Entry) {
1229       return Map.find(Entry.Op) != Map.end();
1230     }
1231   };
1232 }
1233
1234 /// \brief Build up a vector of value/power pairs factoring a product.
1235 ///
1236 /// Given a series of multiplication operands, build a vector of factors and
1237 /// the powers each is raised to when forming the final product. Sort them in
1238 /// the order of descending power.
1239 ///
1240 ///      (x*x)          -> [(x, 2)]
1241 ///     ((x*x)*x)       -> [(x, 3)]
1242 ///   ((((x*y)*x)*y)*x) -> [(x, 3), (y, 2)]
1243 ///
1244 /// \returns Whether any factors have a power greater than one.
1245 bool Reassociate::collectMultiplyFactors(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
1246                                          SmallVectorImpl<Factor> &Factors) {
1247   // FIXME: Have Ops be (ValueEntry, Multiplicity) pairs, simplifying this.
1248   // Compute the sum of powers of simplifiable factors.
1249   unsigned FactorPowerSum = 0;
1250   for (unsigned Idx = 1, Size = Ops.size(); Idx < Size; ++Idx) {
1251     Value *Op = Ops[Idx-1].Op;
1252
1253     // Count the number of occurrences of this value.
1254     unsigned Count = 1;
1255     for (; Idx < Size && Ops[Idx].Op == Op; ++Idx)
1256       ++Count;
1257     // Track for simplification all factors which occur 2 or more times.
1258     if (Count > 1)
1259       FactorPowerSum += Count;
1260   }
1261
1262   // We can only simplify factors if the sum of the powers of our simplifiable
1263   // factors is 4 or higher. When that is the case, we will *always* have
1264   // a simplification. This is an important invariant to prevent cyclicly
1265   // trying to simplify already minimal formations.
1266   if (FactorPowerSum < 4)
1267     return false;
1268
1269   // Now gather the simplifiable factors, removing them from Ops.
1270   FactorPowerSum = 0;
1271   for (unsigned Idx = 1; Idx < Ops.size(); ++Idx) {
1272     Value *Op = Ops[Idx-1].Op;
1273
1274     // Count the number of occurrences of this value.
1275     unsigned Count = 1;
1276     for (; Idx < Ops.size() && Ops[Idx].Op == Op; ++Idx)
1277       ++Count;
1278     if (Count == 1)
1279       continue;
1280     // Move an even number of occurrences to Factors.
1281     Count &= ~1U;
1282     Idx -= Count;
1283     FactorPowerSum += Count;
1284     Factors.push_back(Factor(Op, Count));
1285     Ops.erase(Ops.begin()+Idx, Ops.begin()+Idx+Count);
1286   }
1287
1288   // None of the adjustments above should have reduced the sum of factor powers
1289   // below our mininum of '4'.
1290   assert(FactorPowerSum >= 4);
1291
1292   std::sort(Factors.begin(), Factors.end(), Factor::PowerDescendingSorter());
1293   return true;
1294 }
1295
1296 /// \brief Build a tree of multiplies, computing the product of Ops.
1297 static Value *buildMultiplyTree(IRBuilder<> &Builder,
1298                                 SmallVectorImpl<Value*> &Ops) {
1299   if (Ops.size() == 1)
1300     return Ops.back();
1301
1302   Value *LHS = Ops.pop_back_val();
1303   do {
1304     LHS = Builder.CreateMul(LHS, Ops.pop_back_val());
1305   } while (!Ops.empty());
1306
1307   return LHS;
1308 }
1309
1310 /// \brief Build a minimal multiplication DAG for (a^x)*(b^y)*(c^z)*...
1311 ///
1312 /// Given a vector of values raised to various powers, where no two values are
1313 /// equal and the powers are sorted in decreasing order, compute the minimal
1314 /// DAG of multiplies to compute the final product, and return that product
1315 /// value.
1316 Value *Reassociate::buildMinimalMultiplyDAG(IRBuilder<> &Builder,
1317                                             SmallVectorImpl<Factor> &Factors) {
1318   assert(Factors[0].Power);
1319   SmallVector<Value *, 4> OuterProduct;
1320   for (unsigned LastIdx = 0, Idx = 1, Size = Factors.size();
1321        Idx < Size && Factors[Idx].Power > 0; ++Idx) {
1322     if (Factors[Idx].Power != Factors[LastIdx].Power) {
1323       LastIdx = Idx;
1324       continue;
1325     }
1326
1327     // We want to multiply across all the factors with the same power so that
1328     // we can raise them to that power as a single entity. Build a mini tree
1329     // for that.
1330     SmallVector<Value *, 4> InnerProduct;
1331     InnerProduct.push_back(Factors[LastIdx].Base);
1332     do {
1333       InnerProduct.push_back(Factors[Idx].Base);
1334       ++Idx;
1335     } while (Idx < Size && Factors[Idx].Power == Factors[LastIdx].Power);
1336
1337     // Reset the base value of the first factor to the new expression tree.
1338     // We'll remove all the factors with the same power in a second pass.
1339     Value *M = Factors[LastIdx].Base = buildMultiplyTree(Builder, InnerProduct);
1340     if (Instruction *MI = dyn_cast<Instruction>(M))
1341       RedoInsts.insert(MI);
1342
1343     LastIdx = Idx;
1344   }
1345   // Unique factors with equal powers -- we've folded them into the first one's
1346   // base.
1347   Factors.erase(std::unique(Factors.begin(), Factors.end(),
1348                             Factor::PowerEqual()),
1349                 Factors.end());
1350
1351   // Iteratively collect the base of each factor with an add power into the
1352   // outer product, and halve each power in preparation for squaring the
1353   // expression.
1354   for (unsigned Idx = 0, Size = Factors.size(); Idx != Size; ++Idx) {
1355     if (Factors[Idx].Power & 1)
1356       OuterProduct.push_back(Factors[Idx].Base);
1357     Factors[Idx].Power >>= 1;
1358   }
1359   if (Factors[0].Power) {
1360     Value *SquareRoot = buildMinimalMultiplyDAG(Builder, Factors);
1361     OuterProduct.push_back(SquareRoot);
1362     OuterProduct.push_back(SquareRoot);
1363   }
1364   if (OuterProduct.size() == 1)
1365     return OuterProduct.front();
1366
1367   Value *V = buildMultiplyTree(Builder, OuterProduct);
1368   return V;
1369 }
1370
1371 Value *Reassociate::OptimizeMul(BinaryOperator *I,
1372                                 SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
1373   // We can only optimize the multiplies when there is a chain of more than
1374   // three, such that a balanced tree might require fewer total multiplies.
1375   if (Ops.size() < 4)
1376     return 0;
1377
1378   // Try to turn linear trees of multiplies without other uses of the
1379   // intermediate stages into minimal multiply DAGs with perfect sub-expression
1380   // re-use.
1381   SmallVector<Factor, 4> Factors;
1382   if (!collectMultiplyFactors(Ops, Factors))
1383     return 0; // All distinct factors, so nothing left for us to do.
1384
1385   IRBuilder<> Builder(I);
1386   Value *V = buildMinimalMultiplyDAG(Builder, Factors);
1387   if (Ops.empty())
1388     return V;
1389
1390   ValueEntry NewEntry = ValueEntry(getRank(V), V);
1391   Ops.insert(std::lower_bound(Ops.begin(), Ops.end(), NewEntry), NewEntry);
1392   return 0;
1393 }
1394
1395 Value *Reassociate::OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
1396                                        SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
1397   // Now that we have the linearized expression tree, try to optimize it.
1398   // Start by folding any constants that we found.
1399   Constant *Cst = 0;
1400   unsigned Opcode = I->getOpcode();
1401   while (!Ops.empty() && isa<Constant>(Ops.back().Op)) {
1402     Constant *C = cast<Constant>(Ops.pop_back_val().Op);
1403     Cst = Cst ? ConstantExpr::get(Opcode, C, Cst) : C;
1404   }
1405   // If there was nothing but constants then we are done.
1406   if (Ops.empty())
1407     return Cst;
1408
1409   // Put the combined constant back at the end of the operand list, except if
1410   // there is no point.  For example, an add of 0 gets dropped here, while a
1411   // multiplication by zero turns the whole expression into zero.
1412   if (Cst && Cst != ConstantExpr::getBinOpIdentity(Opcode, I->getType())) {
1413     if (Cst == ConstantExpr::getBinOpAbsorber(Opcode, I->getType()))
1414       return Cst;
1415     Ops.push_back(ValueEntry(0, Cst));
1416   }
1417
1418   if (Ops.size() == 1) return Ops[0].Op;
1419
1420   // Handle destructive annihilation due to identities between elements in the
1421   // argument list here.
1422   unsigned NumOps = Ops.size();
1423   switch (Opcode) {
1424   default: break;
1425   case Instruction::And:
1426   case Instruction::Or:
1427   case Instruction::Xor:
1428     if (Value *Result = OptimizeAndOrXor(Opcode, Ops))
1429       return Result;
1430     break;
1431
1432   case Instruction::Add:
1433     if (Value *Result = OptimizeAdd(I, Ops))
1434       return Result;
1435     break;
1436
1437   case Instruction::Mul:
1438     if (Value *Result = OptimizeMul(I, Ops))
1439       return Result;
1440     break;
1441   }
1442
1443   if (Ops.size() != NumOps)
1444     return OptimizeExpression(I, Ops);
1445   return 0;
1446 }
1447
1448 /// EraseInst - Zap the given instruction, adding interesting operands to the
1449 /// work list.
1450 void Reassociate::EraseInst(Instruction *I) {
1451   assert(isInstructionTriviallyDead(I) && "Trivially dead instructions only!");
1452   SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
1453   // Erase the dead instruction.
1454   ValueRankMap.erase(I);
1455   RedoInsts.remove(I);
1456   I->eraseFromParent();
1457   // Optimize its operands.
1458   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited; // Detect self-referential nodes.
1459   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1460     if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(Ops[i])) {
1461       // If this is a node in an expression tree, climb to the expression root
1462       // and add that since that's where optimization actually happens.
1463       unsigned Opcode = Op->getOpcode();
1464       while (Op->hasOneUse() && Op->use_back()->getOpcode() == Opcode &&
1465              Visited.insert(Op))
1466         Op = Op->use_back();
1467       RedoInsts.insert(Op);
1468     }
1469 }
1470
1471 /// OptimizeInst - Inspect and optimize the given instruction. Note that erasing
1472 /// instructions is not allowed.
1473 void Reassociate::OptimizeInst(Instruction *I) {
1474   // Only consider operations that we understand.
1475   if (!isa<BinaryOperator>(I))
1476     return;
1477
1478   if (I->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1479       isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
1480     // If an operand of this shift is a reassociable multiply, or if the shift
1481     // is used by a reassociable multiply or add, turn into a multiply.
1482     if (isReassociableOp(I->getOperand(0), Instruction::Mul) ||
1483         (I->hasOneUse() &&
1484          (isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Mul) ||
1485           isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Add)))) {
1486       Instruction *NI = ConvertShiftToMul(I);
1487       RedoInsts.insert(I);
1488       MadeChange = true;
1489       I = NI;
1490     }
1491
1492   // Floating point binary operators are not associative, but we can still
1493   // commute (some) of them, to canonicalize the order of their operands.
1494   // This can potentially expose more CSE opportunities, and makes writing
1495   // other transformations simpler.
1496   if ((I->getType()->isFloatingPointTy() || I->getType()->isVectorTy())) {
1497     // FAdd and FMul can be commuted.
1498     if (I->getOpcode() != Instruction::FMul &&
1499         I->getOpcode() != Instruction::FAdd)
1500       return;
1501
1502     Value *LHS = I->getOperand(0);
1503     Value *RHS = I->getOperand(1);
1504     unsigned LHSRank = getRank(LHS);
1505     unsigned RHSRank = getRank(RHS);
1506
1507     // Sort the operands by rank.
1508     if (RHSRank < LHSRank) {
1509       I->setOperand(0, RHS);
1510       I->setOperand(1, LHS);
1511     }
1512
1513     return;
1514   }
1515
1516   // Do not reassociate boolean (i1) expressions.  We want to preserve the
1517   // original order of evaluation for short-circuited comparisons that
1518   // SimplifyCFG has folded to AND/OR expressions.  If the expression
1519   // is not further optimized, it is likely to be transformed back to a
1520   // short-circuited form for code gen, and the source order may have been
1521   // optimized for the most likely conditions.
1522   if (I->getType()->isIntegerTy(1))
1523     return;
1524
1525   // If this is a subtract instruction which is not already in negate form,
1526   // see if we can convert it to X+-Y.
1527   if (I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1528     if (ShouldBreakUpSubtract(I)) {
1529       Instruction *NI = BreakUpSubtract(I);
1530       RedoInsts.insert(I);
1531       MadeChange = true;
1532       I = NI;
1533     } else if (BinaryOperator::isNeg(I)) {
1534       // Otherwise, this is a negation.  See if the operand is a multiply tree
1535       // and if this is not an inner node of a multiply tree.
1536       if (isReassociableOp(I->getOperand(1), Instruction::Mul) &&
1537           (!I->hasOneUse() ||
1538            !isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Mul))) {
1539         Instruction *NI = LowerNegateToMultiply(I);
1540         RedoInsts.insert(I);
1541         MadeChange = true;
1542         I = NI;
1543       }
1544     }
1545   }
1546
1547   // If this instruction is an associative binary operator, process it.
1548   if (!I->isAssociative()) return;
1549   BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
1550
1551   // If this is an interior node of a reassociable tree, ignore it until we
1552   // get to the root of the tree, to avoid N^2 analysis.
1553   unsigned Opcode = BO->getOpcode();
1554   if (BO->hasOneUse() && BO->use_back()->getOpcode() == Opcode)
1555     return;
1556
1557   // If this is an add tree that is used by a sub instruction, ignore it
1558   // until we process the subtract.
1559   if (BO->hasOneUse() && BO->getOpcode() == Instruction::Add &&
1560       cast<Instruction>(BO->use_back())->getOpcode() == Instruction::Sub)
1561     return;
1562
1563   ReassociateExpression(BO);
1564 }
1565
1566 void Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
1567
1568   // First, walk the expression tree, linearizing the tree, collecting the
1569   // operand information.
1570   SmallVector<RepeatedValue, 8> Tree;
1571   MadeChange |= LinearizeExprTree(I, Tree);
1572   SmallVector<ValueEntry, 8> Ops;
1573   Ops.reserve(Tree.size());
1574   for (unsigned i = 0, e = Tree.size(); i != e; ++i) {
1575     RepeatedValue E = Tree[i];
1576     Ops.append(E.second.getZExtValue(),
1577                ValueEntry(getRank(E.first), E.first));
1578   }
1579
1580   DEBUG(dbgs() << "RAIn:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
1581
1582   // Now that we have linearized the tree to a list and have gathered all of
1583   // the operands and their ranks, sort the operands by their rank.  Use a
1584   // stable_sort so that values with equal ranks will have their relative
1585   // positions maintained (and so the compiler is deterministic).  Note that
1586   // this sorts so that the highest ranking values end up at the beginning of
1587   // the vector.
1588   std::stable_sort(Ops.begin(), Ops.end());
1589
1590   // OptimizeExpression - Now that we have the expression tree in a convenient
1591   // sorted form, optimize it globally if possible.
1592   if (Value *V = OptimizeExpression(I, Ops)) {
1593     if (V == I)
1594       // Self-referential expression in unreachable code.
1595       return;
1596     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
1597     // eliminate it.
1598     DEBUG(dbgs() << "Reassoc to scalar: " << *V << '\n');
1599     I->replaceAllUsesWith(V);
1600     if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V))
1601       VI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1602     RedoInsts.insert(I);
1603     ++NumAnnihil;
1604     return;
1605   }
1606
1607   // We want to sink immediates as deeply as possible except in the case where
1608   // this is a multiply tree used only by an add, and the immediate is a -1.
1609   // In this case we reassociate to put the negation on the outside so that we
1610   // can fold the negation into the add: (-X)*Y + Z -> Z-X*Y
1611   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul && I->hasOneUse() &&
1612       cast<Instruction>(I->use_back())->getOpcode() == Instruction::Add &&
1613       isa<ConstantInt>(Ops.back().Op) &&
1614       cast<ConstantInt>(Ops.back().Op)->isAllOnesValue()) {
1615     ValueEntry Tmp = Ops.pop_back_val();
1616     Ops.insert(Ops.begin(), Tmp);
1617   }
1618
1619   DEBUG(dbgs() << "RAOut:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
1620
1621   if (Ops.size() == 1) {
1622     if (Ops[0].Op == I)
1623       // Self-referential expression in unreachable code.
1624       return;
1625
1626     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
1627     // eliminate it.
1628     I->replaceAllUsesWith(Ops[0].Op);
1629     if (Instruction *OI = dyn_cast<Instruction>(Ops[0].Op))
1630       OI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1631     RedoInsts.insert(I);
1632     return;
1633   }
1634
1635   // Now that we ordered and optimized the expressions, splat them back into
1636   // the expression tree, removing any unneeded nodes.
1637   RewriteExprTree(I, Ops);
1638 }
1639
1640 bool Reassociate::runOnFunction(Function &F) {
1641   // Calculate the rank map for F
1642   BuildRankMap(F);
1643
1644   MadeChange = false;
1645   for (Function::iterator BI = F.begin(), BE = F.end(); BI != BE; ++BI) {
1646     // Optimize every instruction in the basic block.
1647     for (BasicBlock::iterator II = BI->begin(), IE = BI->end(); II != IE; )
1648       if (isInstructionTriviallyDead(II)) {
1649         EraseInst(II++);
1650       } else {
1651         OptimizeInst(II);
1652         assert(II->getParent() == BI && "Moved to a different block!");
1653         ++II;
1654       }
1655
1656     // If this produced extra instructions to optimize, handle them now.
1657     while (!RedoInsts.empty()) {
1658       Instruction *I = RedoInsts.pop_back_val();
1659       if (isInstructionTriviallyDead(I))
1660         EraseInst(I);
1661       else
1662         OptimizeInst(I);
1663     }
1664   }
1665
1666   // We are done with the rank map.
1667   RankMap.clear();
1668   ValueRankMap.clear();
1669
1670   return MadeChange;
1671 }