[PM] Remove the Pass argument from all of the critical edge splitting
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / BasicBlockUtils.cpp
1 //===-- BasicBlockUtils.cpp - BasicBlock Utilities -------------------------==//
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 family of functions perform manipulations on basic blocks, and
11 // instructions contained within basic blocks.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
16 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
17 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
18 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
19 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
20 #include "llvm/IR/Constant.h"
21 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
22 #include "llvm/IR/Dominators.h"
23 #include "llvm/IR/Function.h"
24 #include "llvm/IR/Instructions.h"
25 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
26 #include "llvm/IR/Type.h"
27 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
28 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
29 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
30 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
31 #include <algorithm>
32 using namespace llvm;
33
34 /// DeleteDeadBlock - Delete the specified block, which must have no
35 /// predecessors.
36 void llvm::DeleteDeadBlock(BasicBlock *BB) {
37   assert((pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
38          // Can delete self loop.
39          BB->getSinglePredecessor() == BB) && "Block is not dead!");
40   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
41
42   // Loop through all of our successors and make sure they know that one
43   // of their predecessors is going away.
44   for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
45     BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
46
47   // Zap all the instructions in the block.
48   while (!BB->empty()) {
49     Instruction &I = BB->back();
50     // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary value.
51     // Because control flow can't get here, we don't care what we replace the
52     // value with.  Note that since this block is unreachable, and all values
53     // contained within it must dominate their uses, that all uses will
54     // eventually be removed (they are themselves dead).
55     if (!I.use_empty())
56       I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
57     BB->getInstList().pop_back();
58   }
59
60   // Zap the block!
61   BB->eraseFromParent();
62 }
63
64 /// FoldSingleEntryPHINodes - We know that BB has one predecessor.  If there are
65 /// any single-entry PHI nodes in it, fold them away.  This handles the case
66 /// when all entries to the PHI nodes in a block are guaranteed equal, such as
67 /// when the block has exactly one predecessor.
68 void llvm::FoldSingleEntryPHINodes(BasicBlock *BB, AliasAnalysis *AA,
69                                    MemoryDependenceAnalysis *MemDep) {
70   if (!isa<PHINode>(BB->begin())) return;
71
72   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
73     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
74       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
75     else
76       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
77
78     if (MemDep)
79       MemDep->removeInstruction(PN);  // Memdep updates AA itself.
80     else if (AA && isa<PointerType>(PN->getType()))
81       AA->deleteValue(PN);
82
83     PN->eraseFromParent();
84   }
85 }
86
87
88 /// DeleteDeadPHIs - Examine each PHI in the given block and delete it if it
89 /// is dead. Also recursively delete any operands that become dead as
90 /// a result. This includes tracing the def-use list from the PHI to see if
91 /// it is ultimately unused or if it reaches an unused cycle.
92 bool llvm::DeleteDeadPHIs(BasicBlock *BB, const TargetLibraryInfo *TLI) {
93   // Recursively deleting a PHI may cause multiple PHIs to be deleted
94   // or RAUW'd undef, so use an array of WeakVH for the PHIs to delete.
95   SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
96   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
97        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
98     PHIs.push_back(PN);
99
100   bool Changed = false;
101   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
102     if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(PHIs[i].operator Value*()))
103       Changed |= RecursivelyDeleteDeadPHINode(PN, TLI);
104
105   return Changed;
106 }
107
108 /// MergeBlockIntoPredecessor - Attempts to merge a block into its predecessor,
109 /// if possible.  The return value indicates success or failure.
110 bool llvm::MergeBlockIntoPredecessor(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT,
111                                      LoopInfo *LI, AliasAnalysis *AA,
112                                      MemoryDependenceAnalysis *MemDep) {
113   // Don't merge away blocks who have their address taken.
114   if (BB->hasAddressTaken()) return false;
115
116   // Can't merge if there are multiple predecessors, or no predecessors.
117   BasicBlock *PredBB = BB->getUniquePredecessor();
118   if (!PredBB) return false;
119
120   // Don't break self-loops.
121   if (PredBB == BB) return false;
122   // Don't break invokes.
123   if (isa<InvokeInst>(PredBB->getTerminator())) return false;
124
125   succ_iterator SI(succ_begin(PredBB)), SE(succ_end(PredBB));
126   BasicBlock *OnlySucc = BB;
127   for (; SI != SE; ++SI)
128     if (*SI != OnlySucc) {
129       OnlySucc = nullptr;     // There are multiple distinct successors!
130       break;
131     }
132
133   // Can't merge if there are multiple successors.
134   if (!OnlySucc) return false;
135
136   // Can't merge if there is PHI loop.
137   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; ++BI) {
138     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
139       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
140         if (PN->getIncomingValue(i) == PN)
141           return false;
142     } else
143       break;
144   }
145
146   // Begin by getting rid of unneeded PHIs.
147   if (isa<PHINode>(BB->front()))
148     FoldSingleEntryPHINodes(BB, AA, MemDep);
149
150   // Delete the unconditional branch from the predecessor...
151   PredBB->getInstList().pop_back();
152
153   // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
154   // source...
155   BB->replaceAllUsesWith(PredBB);
156
157   // Move all definitions in the successor to the predecessor...
158   PredBB->getInstList().splice(PredBB->end(), BB->getInstList());
159
160   // Inherit predecessors name if it exists.
161   if (!PredBB->hasName())
162     PredBB->takeName(BB);
163
164   // Finally, erase the old block and update dominator info.
165   if (DT)
166     if (DomTreeNode *DTN = DT->getNode(BB)) {
167       DomTreeNode *PredDTN = DT->getNode(PredBB);
168       SmallVector<DomTreeNode *, 8> Children(DTN->begin(), DTN->end());
169       for (SmallVectorImpl<DomTreeNode *>::iterator DI = Children.begin(),
170                                                     DE = Children.end();
171            DI != DE; ++DI)
172         DT->changeImmediateDominator(*DI, PredDTN);
173
174       DT->eraseNode(BB);
175     }
176
177   if (LI)
178     LI->removeBlock(BB);
179
180   if (MemDep)
181     MemDep->invalidateCachedPredecessors();
182
183   BB->eraseFromParent();
184   return true;
185 }
186
187 /// ReplaceInstWithValue - Replace all uses of an instruction (specified by BI)
188 /// with a value, then remove and delete the original instruction.
189 ///
190 void llvm::ReplaceInstWithValue(BasicBlock::InstListType &BIL,
191                                 BasicBlock::iterator &BI, Value *V) {
192   Instruction &I = *BI;
193   // Replaces all of the uses of the instruction with uses of the value
194   I.replaceAllUsesWith(V);
195
196   // Make sure to propagate a name if there is one already.
197   if (I.hasName() && !V->hasName())
198     V->takeName(&I);
199
200   // Delete the unnecessary instruction now...
201   BI = BIL.erase(BI);
202 }
203
204
205 /// ReplaceInstWithInst - Replace the instruction specified by BI with the
206 /// instruction specified by I.  The original instruction is deleted and BI is
207 /// updated to point to the new instruction.
208 ///
209 void llvm::ReplaceInstWithInst(BasicBlock::InstListType &BIL,
210                                BasicBlock::iterator &BI, Instruction *I) {
211   assert(I->getParent() == nullptr &&
212          "ReplaceInstWithInst: Instruction already inserted into basic block!");
213
214   // Insert the new instruction into the basic block...
215   BasicBlock::iterator New = BIL.insert(BI, I);
216
217   // Replace all uses of the old instruction, and delete it.
218   ReplaceInstWithValue(BIL, BI, I);
219
220   // Move BI back to point to the newly inserted instruction
221   BI = New;
222 }
223
224 /// ReplaceInstWithInst - Replace the instruction specified by From with the
225 /// instruction specified by To.
226 ///
227 void llvm::ReplaceInstWithInst(Instruction *From, Instruction *To) {
228   BasicBlock::iterator BI(From);
229   ReplaceInstWithInst(From->getParent()->getInstList(), BI, To);
230 }
231
232 /// SplitEdge -  Split the edge connecting specified block. Pass P must
233 /// not be NULL.
234 BasicBlock *llvm::SplitEdge(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ, Pass *P) {
235   unsigned SuccNum = GetSuccessorNumber(BB, Succ);
236
237   auto *AA = P->getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
238   auto *DTWP = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
239   auto *DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
240   auto *LIWP = P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfoWrapperPass>();
241   auto *LI = LIWP ? &LIWP->getLoopInfo() : nullptr;
242   bool PreserveLCSSA = P->mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
243   auto Options = CriticalEdgeSplittingOptions(AA, DT, LI);
244   if (PreserveLCSSA)
245     Options.setPreserveLCSSA();
246
247   // If this is a critical edge, let SplitCriticalEdge do it.
248   TerminatorInst *LatchTerm = BB->getTerminator();
249   if (SplitCriticalEdge(LatchTerm, SuccNum, Options))
250     return LatchTerm->getSuccessor(SuccNum);
251
252   // If the edge isn't critical, then BB has a single successor or Succ has a
253   // single pred.  Split the block.
254   if (BasicBlock *SP = Succ->getSinglePredecessor()) {
255     // If the successor only has a single pred, split the top of the successor
256     // block.
257     assert(SP == BB && "CFG broken");
258     SP = nullptr;
259     return SplitBlock(Succ, Succ->begin(), DT, LI);
260   }
261
262   // Otherwise, if BB has a single successor, split it at the bottom of the
263   // block.
264   assert(BB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
265          "Should have a single succ!");
266   return SplitBlock(BB, BB->getTerminator(), DT, LI);
267 }
268
269 unsigned
270 llvm::SplitAllCriticalEdges(Function &F,
271                             const CriticalEdgeSplittingOptions &Options) {
272   unsigned NumBroken = 0;
273   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
274     TerminatorInst *TI = I->getTerminator();
275     if (TI->getNumSuccessors() > 1 && !isa<IndirectBrInst>(TI))
276       for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
277         if (SplitCriticalEdge(TI, i, Options))
278           ++NumBroken;
279   }
280   return NumBroken;
281 }
282
283 /// SplitBlock - Split the specified block at the specified instruction - every
284 /// thing before SplitPt stays in Old and everything starting with SplitPt moves
285 /// to a new block.  The two blocks are joined by an unconditional branch and
286 /// the loop info is updated.
287 ///
288 BasicBlock *llvm::SplitBlock(BasicBlock *Old, Instruction *SplitPt,
289                              DominatorTree *DT, LoopInfo *LI) {
290   BasicBlock::iterator SplitIt = SplitPt;
291   while (isa<PHINode>(SplitIt) || isa<LandingPadInst>(SplitIt))
292     ++SplitIt;
293   BasicBlock *New = Old->splitBasicBlock(SplitIt, Old->getName()+".split");
294
295   // The new block lives in whichever loop the old one did. This preserves
296   // LCSSA as well, because we force the split point to be after any PHI nodes.
297   if (LI)
298     if (Loop *L = LI->getLoopFor(Old))
299       L->addBasicBlockToLoop(New, *LI);
300
301   if (DT)
302     // Old dominates New. New node dominates all other nodes dominated by Old.
303     if (DomTreeNode *OldNode = DT->getNode(Old)) {
304       std::vector<DomTreeNode *> Children;
305       for (DomTreeNode::iterator I = OldNode->begin(), E = OldNode->end();
306            I != E; ++I)
307         Children.push_back(*I);
308
309       DomTreeNode *NewNode = DT->addNewBlock(New, Old);
310       for (std::vector<DomTreeNode *>::iterator I = Children.begin(),
311              E = Children.end(); I != E; ++I)
312         DT->changeImmediateDominator(*I, NewNode);
313     }
314
315   return New;
316 }
317
318 /// UpdateAnalysisInformation - Update DominatorTree, LoopInfo, and LCCSA
319 /// analysis information.
320 static void UpdateAnalysisInformation(BasicBlock *OldBB, BasicBlock *NewBB,
321                                       ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
322                                       DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
323                                       bool PreserveLCSSA, bool &HasLoopExit) {
324   // Update dominator tree if available.
325   if (DT)
326     DT->splitBlock(NewBB);
327
328   // The rest of the logic is only relevant for updating the loop structures.
329   if (!LI)
330     return;
331
332   Loop *L = LI->getLoopFor(OldBB);
333
334   // If we need to preserve loop analyses, collect some information about how
335   // this split will affect loops.
336   bool IsLoopEntry = !!L;
337   bool SplitMakesNewLoopHeader = false;
338   for (ArrayRef<BasicBlock *>::iterator i = Preds.begin(), e = Preds.end();
339        i != e; ++i) {
340     BasicBlock *Pred = *i;
341
342     // If we need to preserve LCSSA, determine if any of the preds is a loop
343     // exit.
344     if (PreserveLCSSA)
345       if (Loop *PL = LI->getLoopFor(Pred))
346         if (!PL->contains(OldBB))
347           HasLoopExit = true;
348
349     // If we need to preserve LoopInfo, note whether any of the preds crosses
350     // an interesting loop boundary.
351     if (!L)
352       continue;
353     if (L->contains(Pred))
354       IsLoopEntry = false;
355     else
356       SplitMakesNewLoopHeader = true;
357   }
358
359   // Unless we have a loop for OldBB, nothing else to do here.
360   if (!L)
361     return;
362
363   if (IsLoopEntry) {
364     // Add the new block to the nearest enclosing loop (and not an adjacent
365     // loop). To find this, examine each of the predecessors and determine which
366     // loops enclose them, and select the most-nested loop which contains the
367     // loop containing the block being split.
368     Loop *InnermostPredLoop = nullptr;
369     for (ArrayRef<BasicBlock*>::iterator
370            i = Preds.begin(), e = Preds.end(); i != e; ++i) {
371       BasicBlock *Pred = *i;
372       if (Loop *PredLoop = LI->getLoopFor(Pred)) {
373         // Seek a loop which actually contains the block being split (to avoid
374         // adjacent loops).
375         while (PredLoop && !PredLoop->contains(OldBB))
376           PredLoop = PredLoop->getParentLoop();
377
378         // Select the most-nested of these loops which contains the block.
379         if (PredLoop && PredLoop->contains(OldBB) &&
380             (!InnermostPredLoop ||
381              InnermostPredLoop->getLoopDepth() < PredLoop->getLoopDepth()))
382           InnermostPredLoop = PredLoop;
383       }
384     }
385
386     if (InnermostPredLoop)
387       InnermostPredLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
388   } else {
389     L->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
390     if (SplitMakesNewLoopHeader)
391       L->moveToHeader(NewBB);
392   }
393 }
394
395 /// UpdatePHINodes - Update the PHI nodes in OrigBB to include the values coming
396 /// from NewBB. This also updates AliasAnalysis, if available.
397 static void UpdatePHINodes(BasicBlock *OrigBB, BasicBlock *NewBB,
398                            ArrayRef<BasicBlock *> Preds, BranchInst *BI,
399                            AliasAnalysis *AA, bool HasLoopExit) {
400   // Otherwise, create a new PHI node in NewBB for each PHI node in OrigBB.
401   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> PredSet(Preds.begin(), Preds.end());
402   for (BasicBlock::iterator I = OrigBB->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
403     PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
404
405     // Check to see if all of the values coming in are the same.  If so, we
406     // don't need to create a new PHI node, unless it's needed for LCSSA.
407     Value *InVal = nullptr;
408     if (!HasLoopExit) {
409       InVal = PN->getIncomingValueForBlock(Preds[0]);
410       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
411         if (!PredSet.count(PN->getIncomingBlock(i)))
412           continue;
413         if (!InVal)
414           InVal = PN->getIncomingValue(i);
415         else if (InVal != PN->getIncomingValue(i)) {
416           InVal = nullptr;
417           break;
418         }
419       }
420     }
421
422     if (InVal) {
423       // If all incoming values for the new PHI would be the same, just don't
424       // make a new PHI.  Instead, just remove the incoming values from the old
425       // PHI.
426
427       // NOTE! This loop walks backwards for a reason! First off, this minimizes
428       // the cost of removal if we end up removing a large number of values, and
429       // second off, this ensures that the indices for the incoming values
430       // aren't invalidated when we remove one.
431       for (int64_t i = PN->getNumIncomingValues() - 1; i >= 0; --i)
432         if (PredSet.count(PN->getIncomingBlock(i)))
433           PN->removeIncomingValue(i, false);
434
435       // Add an incoming value to the PHI node in the loop for the preheader
436       // edge.
437       PN->addIncoming(InVal, NewBB);
438       continue;
439     }
440
441     // If the values coming into the block are not the same, we need a new
442     // PHI.
443     // Create the new PHI node, insert it into NewBB at the end of the block
444     PHINode *NewPHI =
445         PHINode::Create(PN->getType(), Preds.size(), PN->getName() + ".ph", BI);
446     if (AA)
447       AA->copyValue(PN, NewPHI);
448
449     // NOTE! This loop walks backwards for a reason! First off, this minimizes
450     // the cost of removal if we end up removing a large number of values, and
451     // second off, this ensures that the indices for the incoming values aren't
452     // invalidated when we remove one.
453     for (int64_t i = PN->getNumIncomingValues() - 1; i >= 0; --i) {
454       BasicBlock *IncomingBB = PN->getIncomingBlock(i);
455       if (PredSet.count(IncomingBB)) {
456         Value *V = PN->removeIncomingValue(i, false);
457         NewPHI->addIncoming(V, IncomingBB);
458       }
459     }
460
461     PN->addIncoming(NewPHI, NewBB);
462   }
463 }
464
465 /// SplitBlockPredecessors - This method transforms BB by introducing a new
466 /// basic block into the function, and moving some of the predecessors of BB to
467 /// be predecessors of the new block.  The new predecessors are indicated by the
468 /// Preds array, which has NumPreds elements in it.  The new block is given a
469 /// suffix of 'Suffix'.
470 ///
471 /// This currently updates the LLVM IR, AliasAnalysis, DominatorTree,
472 /// LoopInfo, and LCCSA but no other analyses. In particular, it does not
473 /// preserve LoopSimplify (because it's complicated to handle the case where one
474 /// of the edges being split is an exit of a loop with other exits).
475 ///
476 BasicBlock *llvm::SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB,
477                                          ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
478                                          const char *Suffix, AliasAnalysis *AA,
479                                          DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
480                                          bool PreserveLCSSA) {
481   // Create new basic block, insert right before the original block.
482   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), BB->getName()+Suffix,
483                                          BB->getParent(), BB);
484
485   // The new block unconditionally branches to the old block.
486   BranchInst *BI = BranchInst::Create(BB, NewBB);
487
488   // Move the edges from Preds to point to NewBB instead of BB.
489   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
490     // This is slightly more strict than necessary; the minimum requirement
491     // is that there be no more than one indirectbr branching to BB. And
492     // all BlockAddress uses would need to be updated.
493     assert(!isa<IndirectBrInst>(Preds[i]->getTerminator()) &&
494            "Cannot split an edge from an IndirectBrInst");
495     Preds[i]->getTerminator()->replaceUsesOfWith(BB, NewBB);
496   }
497
498   // Insert a new PHI node into NewBB for every PHI node in BB and that new PHI
499   // node becomes an incoming value for BB's phi node.  However, if the Preds
500   // list is empty, we need to insert dummy entries into the PHI nodes in BB to
501   // account for the newly created predecessor.
502   if (Preds.size() == 0) {
503     // Insert dummy values as the incoming value.
504     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
505       cast<PHINode>(I)->addIncoming(UndefValue::get(I->getType()), NewBB);
506     return NewBB;
507   }
508
509   // Update DominatorTree, LoopInfo, and LCCSA analysis information.
510   bool HasLoopExit = false;
511   UpdateAnalysisInformation(BB, NewBB, Preds, DT, LI, PreserveLCSSA,
512                             HasLoopExit);
513
514   // Update the PHI nodes in BB with the values coming from NewBB.
515   UpdatePHINodes(BB, NewBB, Preds, BI, AA, HasLoopExit);
516   return NewBB;
517 }
518
519 /// SplitLandingPadPredecessors - This method transforms the landing pad,
520 /// OrigBB, by introducing two new basic blocks into the function. One of those
521 /// new basic blocks gets the predecessors listed in Preds. The other basic
522 /// block gets the remaining predecessors of OrigBB. The landingpad instruction
523 /// OrigBB is clone into both of the new basic blocks. The new blocks are given
524 /// the suffixes 'Suffix1' and 'Suffix2', and are returned in the NewBBs vector.
525 ///
526 /// This currently updates the LLVM IR, AliasAnalysis, DominatorTree,
527 /// DominanceFrontier, LoopInfo, and LCCSA but no other analyses. In particular,
528 /// it does not preserve LoopSimplify (because it's complicated to handle the
529 /// case where one of the edges being split is an exit of a loop with other
530 /// exits).
531 ///
532 void llvm::SplitLandingPadPredecessors(BasicBlock *OrigBB,
533                                        ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
534                                        const char *Suffix1, const char *Suffix2,
535                                        SmallVectorImpl<BasicBlock *> &NewBBs,
536                                        AliasAnalysis *AA, DominatorTree *DT,
537                                        LoopInfo *LI, bool PreserveLCSSA) {
538   assert(OrigBB->isLandingPad() && "Trying to split a non-landing pad!");
539
540   // Create a new basic block for OrigBB's predecessors listed in Preds. Insert
541   // it right before the original block.
542   BasicBlock *NewBB1 = BasicBlock::Create(OrigBB->getContext(),
543                                           OrigBB->getName() + Suffix1,
544                                           OrigBB->getParent(), OrigBB);
545   NewBBs.push_back(NewBB1);
546
547   // The new block unconditionally branches to the old block.
548   BranchInst *BI1 = BranchInst::Create(OrigBB, NewBB1);
549
550   // Move the edges from Preds to point to NewBB1 instead of OrigBB.
551   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
552     // This is slightly more strict than necessary; the minimum requirement
553     // is that there be no more than one indirectbr branching to BB. And
554     // all BlockAddress uses would need to be updated.
555     assert(!isa<IndirectBrInst>(Preds[i]->getTerminator()) &&
556            "Cannot split an edge from an IndirectBrInst");
557     Preds[i]->getTerminator()->replaceUsesOfWith(OrigBB, NewBB1);
558   }
559
560   bool HasLoopExit = false;
561   UpdateAnalysisInformation(OrigBB, NewBB1, Preds, DT, LI, PreserveLCSSA,
562                             HasLoopExit);
563
564   // Update the PHI nodes in OrigBB with the values coming from NewBB1.
565   UpdatePHINodes(OrigBB, NewBB1, Preds, BI1, AA, HasLoopExit);
566
567   // Move the remaining edges from OrigBB to point to NewBB2.
568   SmallVector<BasicBlock*, 8> NewBB2Preds;
569   for (pred_iterator i = pred_begin(OrigBB), e = pred_end(OrigBB);
570        i != e; ) {
571     BasicBlock *Pred = *i++;
572     if (Pred == NewBB1) continue;
573     assert(!isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()) &&
574            "Cannot split an edge from an IndirectBrInst");
575     NewBB2Preds.push_back(Pred);
576     e = pred_end(OrigBB);
577   }
578
579   BasicBlock *NewBB2 = nullptr;
580   if (!NewBB2Preds.empty()) {
581     // Create another basic block for the rest of OrigBB's predecessors.
582     NewBB2 = BasicBlock::Create(OrigBB->getContext(),
583                                 OrigBB->getName() + Suffix2,
584                                 OrigBB->getParent(), OrigBB);
585     NewBBs.push_back(NewBB2);
586
587     // The new block unconditionally branches to the old block.
588     BranchInst *BI2 = BranchInst::Create(OrigBB, NewBB2);
589
590     // Move the remaining edges from OrigBB to point to NewBB2.
591     for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
592            i = NewBB2Preds.begin(), e = NewBB2Preds.end(); i != e; ++i)
593       (*i)->getTerminator()->replaceUsesOfWith(OrigBB, NewBB2);
594
595     // Update DominatorTree, LoopInfo, and LCCSA analysis information.
596     HasLoopExit = false;
597     UpdateAnalysisInformation(OrigBB, NewBB2, NewBB2Preds, DT, LI,
598                               PreserveLCSSA, HasLoopExit);
599
600     // Update the PHI nodes in OrigBB with the values coming from NewBB2.
601     UpdatePHINodes(OrigBB, NewBB2, NewBB2Preds, BI2, AA, HasLoopExit);
602   }
603
604   LandingPadInst *LPad = OrigBB->getLandingPadInst();
605   Instruction *Clone1 = LPad->clone();
606   Clone1->setName(Twine("lpad") + Suffix1);
607   NewBB1->getInstList().insert(NewBB1->getFirstInsertionPt(), Clone1);
608
609   if (NewBB2) {
610     Instruction *Clone2 = LPad->clone();
611     Clone2->setName(Twine("lpad") + Suffix2);
612     NewBB2->getInstList().insert(NewBB2->getFirstInsertionPt(), Clone2);
613
614     // Create a PHI node for the two cloned landingpad instructions.
615     PHINode *PN = PHINode::Create(LPad->getType(), 2, "lpad.phi", LPad);
616     PN->addIncoming(Clone1, NewBB1);
617     PN->addIncoming(Clone2, NewBB2);
618     LPad->replaceAllUsesWith(PN);
619     LPad->eraseFromParent();
620   } else {
621     // There is no second clone. Just replace the landing pad with the first
622     // clone.
623     LPad->replaceAllUsesWith(Clone1);
624     LPad->eraseFromParent();
625   }
626 }
627
628 /// FoldReturnIntoUncondBranch - This method duplicates the specified return
629 /// instruction into a predecessor which ends in an unconditional branch. If
630 /// the return instruction returns a value defined by a PHI, propagate the
631 /// right value into the return. It returns the new return instruction in the
632 /// predecessor.
633 ReturnInst *llvm::FoldReturnIntoUncondBranch(ReturnInst *RI, BasicBlock *BB,
634                                              BasicBlock *Pred) {
635   Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
636   // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
637   Instruction *NewRet = RI->clone();
638   Pred->getInstList().push_back(NewRet);
639
640   // If the return instruction returns a value, and if the value was a
641   // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
642   for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
643        i != e; ++i) {
644     Value *V = *i;
645     Instruction *NewBC = nullptr;
646     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
647       // Return value might be bitcasted. Clone and insert it before the
648       // return instruction.
649       V = BCI->getOperand(0);
650       NewBC = BCI->clone();
651       Pred->getInstList().insert(NewRet, NewBC);
652       *i = NewBC;
653     }
654     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
655       if (PN->getParent() == BB) {
656         if (NewBC)
657           NewBC->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
658         else
659           *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
660       }
661     }
662   }
663
664   // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
665   // longer branch to them.
666   BB->removePredecessor(Pred);
667   UncondBranch->eraseFromParent();
668   return cast<ReturnInst>(NewRet);
669 }
670
671 /// SplitBlockAndInsertIfThen - Split the containing block at the
672 /// specified instruction - everything before and including SplitBefore stays
673 /// in the old basic block, and everything after SplitBefore is moved to a
674 /// new block. The two blocks are connected by a conditional branch
675 /// (with value of Cmp being the condition).
676 /// Before:
677 ///   Head
678 ///   SplitBefore
679 ///   Tail
680 /// After:
681 ///   Head
682 ///   if (Cond)
683 ///     ThenBlock
684 ///   SplitBefore
685 ///   Tail
686 ///
687 /// If Unreachable is true, then ThenBlock ends with
688 /// UnreachableInst, otherwise it branches to Tail.
689 /// Returns the NewBasicBlock's terminator.
690
691 TerminatorInst *llvm::SplitBlockAndInsertIfThen(Value *Cond,
692                                                 Instruction *SplitBefore,
693                                                 bool Unreachable,
694                                                 MDNode *BranchWeights,
695                                                 DominatorTree *DT) {
696   BasicBlock *Head = SplitBefore->getParent();
697   BasicBlock *Tail = Head->splitBasicBlock(SplitBefore);
698   TerminatorInst *HeadOldTerm = Head->getTerminator();
699   LLVMContext &C = Head->getContext();
700   BasicBlock *ThenBlock = BasicBlock::Create(C, "", Head->getParent(), Tail);
701   TerminatorInst *CheckTerm;
702   if (Unreachable)
703     CheckTerm = new UnreachableInst(C, ThenBlock);
704   else
705     CheckTerm = BranchInst::Create(Tail, ThenBlock);
706   CheckTerm->setDebugLoc(SplitBefore->getDebugLoc());
707   BranchInst *HeadNewTerm =
708     BranchInst::Create(/*ifTrue*/ThenBlock, /*ifFalse*/Tail, Cond);
709   HeadNewTerm->setDebugLoc(SplitBefore->getDebugLoc());
710   HeadNewTerm->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, BranchWeights);
711   ReplaceInstWithInst(HeadOldTerm, HeadNewTerm);
712
713   if (DT) {
714     if (DomTreeNode *OldNode = DT->getNode(Head)) {
715       std::vector<DomTreeNode *> Children(OldNode->begin(), OldNode->end());
716
717       DomTreeNode *NewNode = DT->addNewBlock(Tail, Head);
718       for (auto Child : Children)
719         DT->changeImmediateDominator(Child, NewNode);
720
721       // Head dominates ThenBlock.
722       DT->addNewBlock(ThenBlock, Head);
723     }
724   }
725
726   return CheckTerm;
727 }
728
729 /// SplitBlockAndInsertIfThenElse is similar to SplitBlockAndInsertIfThen,
730 /// but also creates the ElseBlock.
731 /// Before:
732 ///   Head
733 ///   SplitBefore
734 ///   Tail
735 /// After:
736 ///   Head
737 ///   if (Cond)
738 ///     ThenBlock
739 ///   else
740 ///     ElseBlock
741 ///   SplitBefore
742 ///   Tail
743 void llvm::SplitBlockAndInsertIfThenElse(Value *Cond, Instruction *SplitBefore,
744                                          TerminatorInst **ThenTerm,
745                                          TerminatorInst **ElseTerm,
746                                          MDNode *BranchWeights) {
747   BasicBlock *Head = SplitBefore->getParent();
748   BasicBlock *Tail = Head->splitBasicBlock(SplitBefore);
749   TerminatorInst *HeadOldTerm = Head->getTerminator();
750   LLVMContext &C = Head->getContext();
751   BasicBlock *ThenBlock = BasicBlock::Create(C, "", Head->getParent(), Tail);
752   BasicBlock *ElseBlock = BasicBlock::Create(C, "", Head->getParent(), Tail);
753   *ThenTerm = BranchInst::Create(Tail, ThenBlock);
754   (*ThenTerm)->setDebugLoc(SplitBefore->getDebugLoc());
755   *ElseTerm = BranchInst::Create(Tail, ElseBlock);
756   (*ElseTerm)->setDebugLoc(SplitBefore->getDebugLoc());
757   BranchInst *HeadNewTerm =
758     BranchInst::Create(/*ifTrue*/ThenBlock, /*ifFalse*/ElseBlock, Cond);
759   HeadNewTerm->setDebugLoc(SplitBefore->getDebugLoc());
760   HeadNewTerm->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, BranchWeights);
761   ReplaceInstWithInst(HeadOldTerm, HeadNewTerm);
762 }
763
764
765 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors,
766 /// check to see if the merge at this block is due
767 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
768 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
769 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
770 /// be entered if the condition is false.
771 ///
772 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
773 /// instructions in them.
774 Value *llvm::GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
775                              BasicBlock *&IfFalse) {
776   PHINode *SomePHI = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
777   BasicBlock *Pred1 = nullptr;
778   BasicBlock *Pred2 = nullptr;
779
780   if (SomePHI) {
781     if (SomePHI->getNumIncomingValues() != 2)
782       return nullptr;
783     Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
784     Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
785   } else {
786     pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
787     if (PI == PE) // No predecessor
788       return nullptr;
789     Pred1 = *PI++;
790     if (PI == PE) // Only one predecessor
791       return nullptr;
792     Pred2 = *PI++;
793     if (PI != PE) // More than two predecessors
794       return nullptr;
795   }
796
797   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
798   // branches if possible anyway.
799   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
800   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
801   if (!Pred1Br || !Pred2Br)
802     return nullptr;
803
804   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
805   // either are.
806   if (Pred2Br->isConditional()) {
807     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
808     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
809     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
810     // probably not profitable.
811     if (Pred1Br->isConditional())
812       return nullptr;
813
814     std::swap(Pred1, Pred2);
815     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
816   }
817
818   if (Pred1Br->isConditional()) {
819     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
820     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
821     // doesn't dominate BB.
822     if (!Pred2->getSinglePredecessor())
823       return nullptr;
824
825     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
826     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
827     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
828         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
829       IfTrue = Pred1;
830       IfFalse = Pred2;
831     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
832                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
833       IfTrue = Pred2;
834       IfFalse = Pred1;
835     } else {
836       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
837       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
838       return nullptr;
839     }
840
841     return Pred1Br->getCondition();
842   }
843
844   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
845   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
846   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
847   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
848   if (CommonPred == nullptr || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
849     return nullptr;
850
851   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
852   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
853   if (!BI) return nullptr;
854
855   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
856   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
857     IfTrue = Pred1;
858     IfFalse = Pred2;
859   } else {
860     IfTrue = Pred2;
861     IfFalse = Pred1;
862   }
863   return BI->getCondition();
864 }