Simplify.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===-- Local.cpp - Functions to perform local transformations ------------===//
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 various local transformations to the
11 // program.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/GlobalAlias.h"
18 #include "llvm/GlobalVariable.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/Intrinsics.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
25 #include "llvm/Analysis/DebugInfo.h"
26 #include "llvm/Analysis/DIBuilder.h"
27 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
28 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
29 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
30 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
31 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
32 #include "llvm/Target/TargetData.h"
33 #include "llvm/Support/CFG.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
36 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
37 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
39 using namespace llvm;
40
41 //===----------------------------------------------------------------------===//
42 //  Local constant propagation.
43 //
44
45 // ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
46 // constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
47 // destination.
48 //
49 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB) {
50   TerminatorInst *T = BB->getTerminator();
51
52   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
53   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
54     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
55     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
56     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
57
58     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
59       // Are we branching on constant?
60       // YES.  Change to unconditional branch...
61       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
62       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
63
64       //cerr << "Function: " << T->getParent()->getParent()
65       //     << "\nRemoving branch from " << T->getParent()
66       //     << "\n\nTo: " << OldDest << endl;
67
68       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
69       // it will adjust it's PHI nodes.
70       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
71       OldDest->removePredecessor(BI->getParent());
72
73       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
74       BranchInst::Create(Destination, BI);
75       BI->eraseFromParent();
76       return true;
77     }
78     
79     if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
80       // This branch matches something like this:
81       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
82       // and changes it into:  br label %Dest
83
84       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
85       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
86       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
87
88       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
89       BranchInst::Create(Dest1, BI);
90       BI->eraseFromParent();
91       return true;
92     }
93     return false;
94   }
95   
96   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
97     // If we are switching on a constant, we can convert the switch into a
98     // single branch instruction!
99     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
100     BasicBlock *TheOnlyDest = SI->getSuccessor(0);  // The default dest
101     BasicBlock *DefaultDest = TheOnlyDest;
102     assert(TheOnlyDest == SI->getDefaultDest() &&
103            "Default destination is not successor #0?");
104
105     // Figure out which case it goes to.
106     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
107       // Found case matching a constant operand?
108       if (SI->getSuccessorValue(i) == CI) {
109         TheOnlyDest = SI->getSuccessor(i);
110         break;
111       }
112
113       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
114       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
115       if (SI->getSuccessor(i) == DefaultDest) {
116         // Remove this entry.
117         DefaultDest->removePredecessor(SI->getParent());
118         SI->removeCase(i);
119         --i; --e;  // Don't skip an entry...
120         continue;
121       }
122
123       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
124       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
125       // destinations.
126       if (SI->getSuccessor(i) != TheOnlyDest) TheOnlyDest = 0;
127     }
128
129     if (CI && !TheOnlyDest) {
130       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
131       // successor.
132       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
133     }
134
135     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
136     // now.
137     if (TheOnlyDest) {
138       // Insert the new branch.
139       BranchInst::Create(TheOnlyDest, SI);
140       BasicBlock *BB = SI->getParent();
141
142       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
143       for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
144         // Found case matching a constant operand?
145         BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
146         if (Succ == TheOnlyDest)
147           TheOnlyDest = 0;  // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
148         else
149           Succ->removePredecessor(BB);
150       }
151
152       // Delete the old switch.
153       BB->getInstList().erase(SI);
154       return true;
155     }
156     
157     if (SI->getNumSuccessors() == 2) {
158       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
159       // instruction if it has only one non-default destination.
160       Value *Cond = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_EQ, SI->getCondition(),
161                                  SI->getSuccessorValue(1), "cond");
162       // Insert the new branch.
163       BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getSuccessor(0), Cond, SI);
164
165       // Delete the old switch.
166       SI->eraseFromParent();
167       return true;
168     }
169     return false;
170   }
171
172   if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(T)) {
173     // indirectbr blockaddress(@F, @BB) -> br label @BB
174     if (BlockAddress *BA =
175           dyn_cast<BlockAddress>(IBI->getAddress()->stripPointerCasts())) {
176       BasicBlock *TheOnlyDest = BA->getBasicBlock();
177       // Insert the new branch.
178       BranchInst::Create(TheOnlyDest, IBI);
179       
180       for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
181         if (IBI->getDestination(i) == TheOnlyDest)
182           TheOnlyDest = 0;
183         else
184           IBI->getDestination(i)->removePredecessor(IBI->getParent());
185       }
186       IBI->eraseFromParent();
187       
188       // If we didn't find our destination in the IBI successor list, then we
189       // have undefined behavior.  Replace the unconditional branch with an
190       // 'unreachable' instruction.
191       if (TheOnlyDest) {
192         BB->getTerminator()->eraseFromParent();
193         new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
194       }
195       
196       return true;
197     }
198   }
199   
200   return false;
201 }
202
203
204 //===----------------------------------------------------------------------===//
205 //  Local dead code elimination.
206 //
207
208 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
209 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
210 ///
211 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I) {
212   if (!I->use_empty() || isa<TerminatorInst>(I)) return false;
213
214   // We don't want debug info removed by anything this general, unless
215   // debug info is empty.
216   if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(I)) {
217     if (DDI->getAddress()) 
218       return false;
219     return true;
220   } 
221   if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(I)) {
222     if (DVI->getValue())
223       return false;
224     return true;
225   }
226
227   if (!I->mayHaveSideEffects()) return true;
228
229   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
230   // when dead.
231   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
232     // Safe to delete llvm.stacksave if dead.
233     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave)
234       return true;
235   return false;
236 }
237
238 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
239 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
240 /// trivially dead, delete them too, recursively.  Return true if any
241 /// instructions were deleted.
242 bool llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Value *V) {
243   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
244   if (!I || !I->use_empty() || !isInstructionTriviallyDead(I))
245     return false;
246   
247   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
248   DeadInsts.push_back(I);
249   
250   do {
251     I = DeadInsts.pop_back_val();
252
253     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
254     // dead as we go.
255     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
256       Value *OpV = I->getOperand(i);
257       I->setOperand(i, 0);
258       
259       if (!OpV->use_empty()) continue;
260     
261       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
262       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
263       // iteration.
264       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
265         if (isInstructionTriviallyDead(OpI))
266           DeadInsts.push_back(OpI);
267     }
268     
269     I->eraseFromParent();
270   } while (!DeadInsts.empty());
271
272   return true;
273 }
274
275 /// areAllUsesEqual - Check whether the uses of a value are all the same.
276 /// This is similar to Instruction::hasOneUse() except this will also return
277 /// true when there are no uses or multiple uses that all refer to the same
278 /// value.
279 static bool areAllUsesEqual(Instruction *I) {
280   Value::use_iterator UI = I->use_begin();
281   Value::use_iterator UE = I->use_end();
282   if (UI == UE)
283     return true;
284
285   User *TheUse = *UI;
286   for (++UI; UI != UE; ++UI) {
287     if (*UI != TheUse)
288       return false;
289   }
290   return true;
291 }
292
293 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
294 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
295 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
296 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
297 /// too, recursively.  Return true if a change was made.
298 bool llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN) {
299   SmallPtrSet<Instruction*, 4> Visited;
300   for (Instruction *I = PN; areAllUsesEqual(I) && !I->mayHaveSideEffects();
301        I = cast<Instruction>(*I->use_begin())) {
302     if (I->use_empty())
303       return RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I);
304
305     // If we find an instruction more than once, we're on a cycle that
306     // won't prove fruitful.
307     if (!Visited.insert(I)) {
308       // Break the cycle and delete the instruction and its operands.
309       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
310       (void)RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I);
311       return true;
312     }
313   }
314   return false;
315 }
316
317 /// SimplifyInstructionsInBlock - Scan the specified basic block and try to
318 /// simplify any instructions in it and recursively delete dead instructions.
319 ///
320 /// This returns true if it changed the code, note that it can delete
321 /// instructions in other blocks as well in this block.
322 bool llvm::SimplifyInstructionsInBlock(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
323   bool MadeChange = false;
324   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = BB->end(); BI != E; ) {
325     Instruction *Inst = BI++;
326     
327     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
328       WeakVH BIHandle(BI);
329       ReplaceAndSimplifyAllUses(Inst, V, TD);
330       MadeChange = true;
331       if (BIHandle != BI)
332         BI = BB->begin();
333       continue;
334     }
335     
336     MadeChange |= RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
337   }
338   return MadeChange;
339 }
340
341 //===----------------------------------------------------------------------===//
342 //  Control Flow Graph Restructuring.
343 //
344
345
346 /// RemovePredecessorAndSimplify - Like BasicBlock::removePredecessor, this
347 /// method is called when we're about to delete Pred as a predecessor of BB.  If
348 /// BB contains any PHI nodes, this drops the entries in the PHI nodes for Pred.
349 ///
350 /// Unlike the removePredecessor method, this attempts to simplify uses of PHI
351 /// nodes that collapse into identity values.  For example, if we have:
352 ///   x = phi(1, 0, 0, 0)
353 ///   y = and x, z
354 ///
355 /// .. and delete the predecessor corresponding to the '1', this will attempt to
356 /// recursively fold the and to 0.
357 void llvm::RemovePredecessorAndSimplify(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
358                                         TargetData *TD) {
359   // This only adjusts blocks with PHI nodes.
360   if (!isa<PHINode>(BB->begin()))
361     return;
362   
363   // Remove the entries for Pred from the PHI nodes in BB, but do not simplify
364   // them down.  This will leave us with single entry phi nodes and other phis
365   // that can be removed.
366   BB->removePredecessor(Pred, true);
367   
368   WeakVH PhiIt = &BB->front();
369   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PhiIt)) {
370     PhiIt = &*++BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PhiIt));
371
372     Value *PNV = SimplifyInstruction(PN, TD);
373     if (PNV == 0) continue;
374
375     // If we're able to simplify the phi to a single value, substitute the new
376     // value into all of its uses.
377     assert(PNV != PN && "SimplifyInstruction broken!");
378     
379     Value *OldPhiIt = PhiIt;
380     ReplaceAndSimplifyAllUses(PN, PNV, TD);
381     
382     // If recursive simplification ended up deleting the next PHI node we would
383     // iterate to, then our iterator is invalid, restart scanning from the top
384     // of the block.
385     if (PhiIt != OldPhiIt) PhiIt = &BB->front();
386   }
387 }
388
389
390 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
391 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!).  Eliminate the edge
392 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
393 /// deleting the predecessor block.
394 ///
395 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB, Pass *P) {
396   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
397   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
398     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
399     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
400     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
401     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
402     PN->eraseFromParent();
403   }
404   
405   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
406   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
407   
408   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
409   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
410   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
411
412   // Zap anything that took the address of DestBB.  Not doing this will give the
413   // address an invalid value.
414   if (DestBB->hasAddressTaken()) {
415     BlockAddress *BA = BlockAddress::get(DestBB);
416     Constant *Replacement =
417       ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(BA->getContext()), 1);
418     BA->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getIntToPtr(Replacement,
419                                                      BA->getType()));
420     BA->destroyConstant();
421   }
422   
423   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
424   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
425   
426   if (P) {
427     DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
428     if (DT) {
429       BasicBlock *PredBBIDom = DT->getNode(PredBB)->getIDom()->getBlock();
430       DT->changeImmediateDominator(DestBB, PredBBIDom);
431       DT->eraseNode(PredBB);
432     }
433     ProfileInfo *PI = P->getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
434     if (PI) {
435       PI->replaceAllUses(PredBB, DestBB);
436       PI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(PredBB, DestBB));
437     }
438   }
439   // Nuke BB.
440   PredBB->eraseFromParent();
441 }
442
443 /// CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
444 /// almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
445 ///
446 /// Assumption: Succ is the single successor for BB.
447 ///
448 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
449   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
450
451   DEBUG(dbgs() << "Looking to fold " << BB->getName() << " into " 
452         << Succ->getName() << "\n");
453   // Shortcut, if there is only a single predecessor it must be BB and merging
454   // is always safe
455   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
456
457   // Make a list of the predecessors of BB
458   typedef SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BlockSet;
459   BlockSet BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
460
461   // Use that list to make another list of common predecessors of BB and Succ
462   BlockSet CommonPreds;
463   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
464        PI != PE; ++PI) {
465     BasicBlock *P = *PI;
466     if (BBPreds.count(P))
467       CommonPreds.insert(P);
468   }
469
470   // Shortcut, if there are no common predecessors, merging is always safe
471   if (CommonPreds.empty())
472     return true;
473   
474   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
475   // merging these blocks
476   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
477     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
478
479     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
480     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
481     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
482     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
483     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
484       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
485             PI != PE; PI++) {
486         if (BBPN->getIncomingValueForBlock(*PI) 
487               != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
488           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
489                 << Succ->getName() << " is conflicting with " 
490                 << BBPN->getName() << " with regard to common predecessor "
491                 << (*PI)->getName() << "\n");
492           return false;
493         }
494       }
495     } else {
496       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
497       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
498             PI != PE; PI++) {
499         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
500         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
501         // of the block.
502         if (Val != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
503           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
504                 << Succ->getName() << " is conflicting with regard to common "
505                 << "predecessor " << (*PI)->getName() << "\n");
506           return false;
507         }
508       }
509     }
510   }
511
512   return true;
513 }
514
515 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB is known to contain an
516 /// unconditional branch, and contains no instructions other than PHI nodes,
517 /// potential debug intrinsics and the branch.  If possible, eliminate BB by
518 /// rewriting all the predecessors to branch to the successor block and return
519 /// true.  If we can't transform, return false.
520 bool llvm::TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
521   assert(BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
522          "TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock called on entry block!");
523
524   // We can't eliminate infinite loops.
525   BasicBlock *Succ = cast<BranchInst>(BB->getTerminator())->getSuccessor(0);
526   if (BB == Succ) return false;
527   
528   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
529   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
530   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
531
532   // Check for cases where Succ has multiple predecessors and a PHI node in BB
533   // has uses which will not disappear when the PHI nodes are merged.  It is
534   // possible to handle such cases, but difficult: it requires checking whether
535   // BB dominates Succ, which is non-trivial to calculate in the case where
536   // Succ has multiple predecessors.  Also, it requires checking whether
537   // constructing the necessary self-referential PHI node doesn't intoduce any
538   // conflicts; this isn't too difficult, but the previous code for doing this
539   // was incorrect.
540   //
541   // Note that if this check finds a live use, BB dominates Succ, so BB is
542   // something like a loop pre-header (or rarely, a part of an irreducible CFG);
543   // folding the branch isn't profitable in that case anyway.
544   if (!Succ->getSinglePredecessor()) {
545     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
546     while (isa<PHINode>(*BBI)) {
547       for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
548            UI != E; ++UI) {
549         if (PHINode* PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
550           if (PN->getIncomingBlock(UI) != BB)
551             return false;
552         } else {
553           return false;
554         }
555       }
556       ++BBI;
557     }
558   }
559
560   DEBUG(dbgs() << "Killing Trivial BB: \n" << *BB);
561   
562   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
563     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
564     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
565     //
566     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
567     
568     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
569     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
570       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
571       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
572       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
573       
574       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
575       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
576       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
577         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
578         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
579           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
580           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
581           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
582           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
583           // simplifying the corresponding conditional branch).
584           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
585                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
586       } else {
587         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
588         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
589           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
590       }
591     }
592   }
593   
594   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
595     if (Succ->getSinglePredecessor()) {
596       // BB is the only predecessor of Succ, so Succ will end up with exactly
597       // the same predecessors BB had.
598       Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
599                                  BB->getInstList(), BB->begin());
600     } else {
601       // We explicitly check for such uses in CanPropagatePredecessorsForPHIs.
602       assert(PN->use_empty() && "There shouldn't be any uses here!");
603       PN->eraseFromParent();
604     }
605   }
606     
607   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
608   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
609   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
610   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
611   return true;
612 }
613
614 /// EliminateDuplicatePHINodes - Check for and eliminate duplicate PHI
615 /// nodes in this block. This doesn't try to be clever about PHI nodes
616 /// which differ only in the order of the incoming values, but instcombine
617 /// orders them so it usually won't matter.
618 ///
619 bool llvm::EliminateDuplicatePHINodes(BasicBlock *BB) {
620   bool Changed = false;
621
622   // This implementation doesn't currently consider undef operands
623   // specially. Theroetically, two phis which are identical except for
624   // one having an undef where the other doesn't could be collapsed.
625
626   // Map from PHI hash values to PHI nodes. If multiple PHIs have
627   // the same hash value, the element is the first PHI in the
628   // linked list in CollisionMap.
629   DenseMap<uintptr_t, PHINode *> HashMap;
630
631   // Maintain linked lists of PHI nodes with common hash values.
632   DenseMap<PHINode *, PHINode *> CollisionMap;
633
634   // Examine each PHI.
635   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
636        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I++); ) {
637     // Compute a hash value on the operands. Instcombine will likely have sorted
638     // them, which helps expose duplicates, but we have to check all the
639     // operands to be safe in case instcombine hasn't run.
640     uintptr_t Hash = 0;
641     for (User::op_iterator I = PN->op_begin(), E = PN->op_end(); I != E; ++I) {
642       // This hash algorithm is quite weak as hash functions go, but it seems
643       // to do a good enough job for this particular purpose, and is very quick.
644       Hash ^= reinterpret_cast<uintptr_t>(static_cast<Value *>(*I));
645       Hash = (Hash << 7) | (Hash >> (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 7));
646     }
647     // Avoid colliding with the DenseMap sentinels ~0 and ~0-1.
648     Hash >>= 1;
649     // If we've never seen this hash value before, it's a unique PHI.
650     std::pair<DenseMap<uintptr_t, PHINode *>::iterator, bool> Pair =
651       HashMap.insert(std::make_pair(Hash, PN));
652     if (Pair.second) continue;
653     // Otherwise it's either a duplicate or a hash collision.
654     for (PHINode *OtherPN = Pair.first->second; ; ) {
655       if (OtherPN->isIdenticalTo(PN)) {
656         // A duplicate. Replace this PHI with its duplicate.
657         PN->replaceAllUsesWith(OtherPN);
658         PN->eraseFromParent();
659         Changed = true;
660         break;
661       }
662       // A non-duplicate hash collision.
663       DenseMap<PHINode *, PHINode *>::iterator I = CollisionMap.find(OtherPN);
664       if (I == CollisionMap.end()) {
665         // Set this PHI to be the head of the linked list of colliding PHIs.
666         PHINode *Old = Pair.first->second;
667         Pair.first->second = PN;
668         CollisionMap[PN] = Old;
669         break;
670       }
671       // Procede to the next PHI in the list.
672       OtherPN = I->second;
673     }
674   }
675
676   return Changed;
677 }
678
679 /// enforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
680 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
681 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
682 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
683 /// their preferred alignment from the beginning.
684 ///
685 static unsigned enforceKnownAlignment(Value *V, unsigned Align,
686                                       unsigned PrefAlign) {
687
688   User *U = dyn_cast<User>(V);
689   if (!U) return Align;
690
691   switch (Operator::getOpcode(U)) {
692   default: break;
693   case Instruction::BitCast:
694     return enforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
695   case Instruction::GetElementPtr: {
696     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
697     bool AllZeroOperands = true;
698     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
699       if (!isa<Constant>(*i) ||
700           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
701         AllZeroOperands = false;
702         break;
703       }
704
705     if (AllZeroOperands) {
706       // Treat this like a bitcast.
707       return enforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
708     }
709     return Align;
710   }
711   case Instruction::Alloca: {
712     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
713     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
714     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
715       return AI->getAlignment();
716     AI->setAlignment(PrefAlign);
717     return PrefAlign;
718   }
719   }
720
721   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
722     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
723     // of the global.
724     if (GV->isDeclaration()) return Align;
725     
726     if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
727       return GV->getAlignment();
728     // We can only increase the alignment of the global if it has no alignment
729     // specified or if it is not assigned a section.  If it is assigned a
730     // section, the global could be densely packed with other objects in the
731     // section, increasing the alignment could cause padding issues.
732     if (!GV->hasSection() || GV->getAlignment() == 0)
733       GV->setAlignment(PrefAlign);
734     return GV->getAlignment();
735   }
736
737   return Align;
738 }
739
740 /// getOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
741 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
742 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
743 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
744 unsigned llvm::getOrEnforceKnownAlignment(Value *V, unsigned PrefAlign,
745                                           const TargetData *TD) {
746   assert(V->getType()->isPointerTy() &&
747          "getOrEnforceKnownAlignment expects a pointer!");
748   unsigned BitWidth = TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 64;
749   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
750   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
751   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD);
752   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
753   
754   // Avoid trouble with rediculously large TrailZ values, such as
755   // those computed from a null pointer.
756   TrailZ = std::min(TrailZ, unsigned(sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - 1));
757   
758   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
759   
760   // LLVM doesn't support alignments larger than this currently.
761   Align = std::min(Align, +Value::MaximumAlignment);
762   
763   if (PrefAlign > Align)
764     Align = enforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
765     
766   // We don't need to make any adjustment.
767   return Align;
768 }
769
770 ///===---------------------------------------------------------------------===//
771 ///  Dbg Intrinsic utilities
772 ///
773
774 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
775 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
776 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
777                                            StoreInst *SI, DIBuilder &Builder) {
778   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
779   if (!DIVar.Verify())
780     return false;
781
782   Instruction *DbgVal = 
783     Builder.insertDbgValueIntrinsic(SI->getOperand(0), 0,
784                                     DIVar, SI);
785   
786   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
787   DebugLoc SIDL = SI->getDebugLoc();
788   if (!SIDL.isUnknown())
789     DbgVal->setDebugLoc(SIDL);
790   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
791   else
792     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
793   return true;
794 }
795
796 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
797 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
798 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
799                                            LoadInst *LI, DIBuilder &Builder) {
800   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
801   if (!DIVar.Verify())
802     return false;
803
804   Instruction *DbgVal = 
805     Builder.insertDbgValueIntrinsic(LI->getOperand(0), 0,
806                                     DIVar, LI);
807   
808   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
809   DebugLoc LIDL = LI->getDebugLoc();
810   if (!LIDL.isUnknown())
811     DbgVal->setDebugLoc(LIDL);
812   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
813   else
814     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
815   return true;
816 }
817
818 /// LowerDbgDeclare - Lowers llvm.dbg.declare intrinsics into appropriate set
819 /// of llvm.dbg.value intrinsics.
820 bool llvm::LowerDbgDeclare(Function &F) {
821   DIBuilder DIB(*F.getParent());
822   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> Dbgs;
823   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
824     for (BasicBlock::iterator BI = FI->begin(), BE = FI->end(); BI != BE; ++BI) {
825       if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(BI))
826         Dbgs.push_back(DDI);
827     }
828   if (Dbgs.empty())
829     return false;
830
831   for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::iterator I = Dbgs.begin(),
832          E = Dbgs.end(); I != E; ++I) {
833     DbgDeclareInst *DDI = *I;
834     if (AllocaInst *AI = dyn_cast_or_null<AllocaInst>(DDI->getAddress())) {
835       for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
836            UI != E; ++UI)
837         if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI))
838           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
839         else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI))
840           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
841     }
842     DDI->eraseFromParent();
843   }
844   return true;
845 }