5177d3395977cc7d9b85622ddc9de3a6cf76ffe5
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
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 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/Support/CFG.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include <algorithm>
36 #include <set>
37 #include <map>
38 using namespace llvm;
39
40 static cl::opt<bool>
41 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
42        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
43
44 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
45
46 namespace {
47 class SimplifyCFGOpt {
48   const TargetData *const TD;
49
50   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
51   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
52     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
53   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
54                                                      BasicBlock *Pred);
55   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
56
57   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
58   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
59   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
60   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
61   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
62   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
63   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
64
65 public:
66   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
67   bool run(BasicBlock *BB);
68 };
69 }
70
71 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
72 /// terminator instructions together.
73 ///
74 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
75   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
76   
77   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
78   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
79   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
80   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
81   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
82   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
83   
84   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
85     if (SI1Succs.count(*I))
86       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
87            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
88         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
89         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
90             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
91           return false;
92       }
93         
94   return true;
95 }
96
97 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
98 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
99 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
100 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
101 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
102                                   BasicBlock *ExistPred) {
103   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
104   
105   PHINode *PN;
106   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
107        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
108     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
109 }
110
111
112 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
113 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
114 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
115 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
116 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
117 /// be entered if the condition is false.
118 ///
119 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
120 /// instructions in them.
121 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
122                              BasicBlock *&IfFalse) {
123   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
124   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
125          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
126   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
127   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
128
129   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
130   // branches if possible anyway.
131   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
132   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
133   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
134     return 0;
135
136   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
137   // either are.
138   if (Pred2Br->isConditional()) {
139     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
140     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
141     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
142     // probably not profitable.
143     if (Pred1Br->isConditional())
144       return 0;
145
146     std::swap(Pred1, Pred2);
147     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
148   }
149
150   if (Pred1Br->isConditional()) {
151     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
152     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
153     // doesn't dominate BB.
154     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
155       return 0;
156     
157     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
158     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
159     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
160         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
161       IfTrue = Pred1;
162       IfFalse = Pred2;
163     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
164                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
165       IfTrue = Pred2;
166       IfFalse = Pred1;
167     } else {
168       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
169       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
170       return 0;
171     }
172
173     return Pred1Br->getCondition();
174   }
175
176   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
177   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
178   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
179   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
180   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
181     return 0;
182
183   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
184   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
185   if (BI == 0) return 0;
186   
187   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
188   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
189     IfTrue = Pred1;
190     IfFalse = Pred2;
191   } else {
192     IfTrue = Pred2;
193     IfFalse = Pred1;
194   }
195   return BI->getCondition();
196 }
197
198 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
199 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
200 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
201 /// which works well enough for us.
202 ///
203 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
204 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
205 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
206 /// and true is returned.
207 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
208                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts) {
209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
210   if (!I) {
211     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
212     // can be executed unconditionally.
213     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
214       if (C->canTrap())
215         return false;
216     return true;
217   }
218   BasicBlock *PBB = I->getParent();
219
220   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
221   // the bottom of this block.
222   if (PBB == BB) return false;
223
224   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
225   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
226   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
227   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
228   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
229     return true;
230
231   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
232   // instructions in the 'if region'.
233   if (AggressiveInsts == 0) return false;
234   
235   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
236   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
237   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
238   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
239     return false;
240
241   switch (I->getOpcode()) {
242   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
243   case Instruction::Load:
244     // We have to check to make sure there are no instructions before the
245     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
246     // predecessor.
247     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
248       return false;
249     break;
250   case Instruction::GetElementPtr:
251     // GEPs are cheap if all indices are constant.
252     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
253       return false;
254     break;
255   case Instruction::Add:
256   case Instruction::Sub:
257   case Instruction::And:
258   case Instruction::Or:
259   case Instruction::Xor:
260   case Instruction::Shl:
261   case Instruction::LShr:
262   case Instruction::AShr:
263   case Instruction::ICmp:
264     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
265   }
266
267   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
268   // defined in the conditional region.
269   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
270     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
271       return false;
272   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
273   AggressiveInsts->insert(I);
274   return true;
275 }
276
277 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
278 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
279 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
280   // Normal constant int.
281   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
282   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
283     return CI;
284
285   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
286   // ConstantInt if possible.
287   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
288
289   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
290   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
291     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
292
293   // IntToPtr const int.
294   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
295     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
296       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
297         // The constant is very likely to have the right type already.
298         if (CI->getType() == PtrTy)
299           return CI;
300         else
301           return cast<ConstantInt>
302             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
303       }
304   return 0;
305 }
306
307 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
308 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
309 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
310 /// Values vector.
311 static Value *
312 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
313                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
314   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
315   if (I == 0) return 0;
316   
317   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
318   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
319     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
320       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
321         UsedICmps++;
322         Vals.push_back(C);
323         return I->getOperand(0);
324       }
325       
326       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
327       // the set.
328       ConstantRange Span =
329         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
330       
331       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
332       // x != 0 && x != 1.
333       if (!isEQ)
334         Span = Span.inverse();
335       
336       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
337       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
338           // We don't handle wrapped sets yet.
339           Span.isWrappedSet())
340         return 0;
341       
342       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
343         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
344       UsedICmps++;
345       return I->getOperand(0);
346     }
347     return 0;
348   }
349   
350   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
351   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
352     return 0;
353   
354   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
355   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
356   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
357                                           isEQ, UsedICmps)) {
358     unsigned NumVals = Vals.size();
359     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
360     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
361                                             isEQ, UsedICmps)) {
362       if (LHS == RHS)
363         return LHS;
364       Vals.resize(NumVals);
365       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
366     }
367
368     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
369     // set it and return success.
370     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
371       Extra = I->getOperand(1);
372       return LHS;
373     }
374     
375     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
376     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
377     return 0;
378   }
379   
380   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
381   // use LHS as Extra.
382   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
383     Value *OldExtra = Extra;
384     Extra = I->getOperand(0);
385     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
386                                             isEQ, UsedICmps))
387       return RHS;
388     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
389     Extra = OldExtra;
390   }
391   
392   return 0;
393 }
394       
395 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
396   Instruction* Cond = 0;
397   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
398     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
399   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
400     if (BI->isConditional())
401       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
402   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
403     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
404   }
405
406   TI->eraseFromParent();
407   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
408 }
409
410 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
411 /// to see if a value is equal to constant integer value.
412 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
413   Value *CV = 0;
414   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
415     // Do not permit merging of large switch instructions into their
416     // predecessors unless there is only one predecessor.
417     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
418                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
419       CV = SI->getCondition();
420   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
421     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
422       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
423         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
424              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
425             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
426           CV = ICI->getOperand(0);
427
428   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
429   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
430     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
431       CV = PTII->getOperand(0);
432   return CV;
433 }
434
435 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
436 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
437 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
438 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
439                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
440                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
441   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
442     Cases.reserve(SI->getNumCases());
443     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
444       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
445     return SI->getDefaultDest();
446   }
447
448   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
449   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
450   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
451                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
452                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
453   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
454 }
455
456
457 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
458 /// in the list that match the specified block.
459 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
460                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
461   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
462     if (Cases[i].second == BB) {
463       Cases.erase(Cases.begin()+i);
464       --i; --e;
465     }
466 }
467
468 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
469 /// well.
470 static bool
471 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
472               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
473   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
474
475   // Make V1 be smaller than V2.
476   if (V1->size() > V2->size())
477     std::swap(V1, V2);
478
479   if (V1->size() == 0) return false;
480   if (V1->size() == 1) {
481     // Just scan V2.
482     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
483     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
484       if (TheVal == (*V2)[i].first)
485         return true;
486   }
487
488   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
489   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
490   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
491   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
492   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
493     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
494       return true;
495     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
496       ++i1;
497     else
498       ++i2;
499   }
500   return false;
501 }
502
503 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
504 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
505 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
506 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
507 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
508 /// form of jump threading.
509 bool SimplifyCFGOpt::
510 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
511                                               BasicBlock *Pred) {
512   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
513   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
514
515   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
516   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
517   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
518
519   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
520   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
521   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
522                                                         PredCases);
523   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
524
525   // Find information about how control leaves this block.
526   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
527   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
528   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
529
530   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
531   // simplify TI based on this knowledge.
532   if (PredDef == TI->getParent()) {
533     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
534     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
535     // can simplify TI.
536     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
537       return false;
538     
539     if (isa<BranchInst>(TI)) {
540       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
541       // uncond br.
542       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
543       // Insert the new branch.
544       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
545       (void) NI;
546
547       // Remove PHI node entries for the dead edge.
548       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
549
550       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
551            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
552
553       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
554       return true;
555     }
556       
557     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
558     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
559     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
560     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
561       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
562
563     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
564                  << "Through successor TI: " << *TI);
565
566     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
567       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
568         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
569         SI->removeCase(i);
570       }
571
572     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
573     return true;
574   }
575   
576   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
577   // which value (or set of values) this is.
578   ConstantInt *TIV = 0;
579   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
580   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
581     if (PredCases[i].second == TIBB) {
582       if (TIV != 0)
583         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
584       TIV = PredCases[i].first;
585     }
586   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
587
588   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
589   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
590   BasicBlock *TheRealDest = 0;
591   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
592     if (ThisCases[i].first == TIV) {
593       TheRealDest = ThisCases[i].second;
594       break;
595     }
596
597   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
598   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
599
600   // Remove PHI node entries for dead edges.
601   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
602   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
603     if (*SI != CheckEdge)
604       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
605     else
606       CheckEdge = 0;
607
608   // Insert the new branch.
609   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
610   (void) NI;
611
612   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
613             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
614
615   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
616   return true;
617 }
618
619 namespace {
620   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
621   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
622   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
623   struct ConstantIntOrdering {
624     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
625       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
626     }
627   };
628 }
629
630 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
631   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
632   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
633   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
634     return 1;
635   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
636     return 0;
637   return -1;
638 }
639
640 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
641 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
642 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
643 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
644 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
645   BasicBlock *BB = TI->getParent();
646   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
647   assert(CV && "Not a comparison?");
648   bool Changed = false;
649
650   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
651   while (!Preds.empty()) {
652     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
653
654     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
655     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
656     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
657
658     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
659       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
660       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
661       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
662
663       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
664       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
665
666       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
667       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
668       // build.
669       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
670
671       if (PredDefault == BB) {
672         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
673         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
674         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
675         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
676           if (PredCases[i].second != BB)
677             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
678           else {
679             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
680             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
681             PredCases.pop_back();
682             --i; --e;
683           }
684
685         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
686         if (PredDefault != BBDefault) {
687           PredDefault->removePredecessor(Pred);
688           PredDefault = BBDefault;
689           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
690         }
691         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
692           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
693               BBCases[i].second != BBDefault) {
694             PredCases.push_back(BBCases[i]);
695             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
696           }
697
698       } else {
699         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
700         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
701         // activated.
702         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
703         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
704           if (PredCases[i].second == BB) {
705             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
706             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
707             PredCases.pop_back();
708             --i; --e;
709           }
710
711         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
712         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
713         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
714           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
715             // If this is one we are capable of getting...
716             PredCases.push_back(BBCases[i]);
717             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
718             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
719           }
720
721         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
722         // they must go to the default destination of TI.
723         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
724                                     PTIHandled.begin(),
725                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
726           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
727           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
728         }
729       }
730
731       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
732       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
733       // successors.
734       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
735         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
736
737       // Convert pointer to int before we switch.
738       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
739         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
740         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
741                               "magicptr", PTI);
742       }
743
744       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
745       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
746                                              PredCases.size(), PTI);
747       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
748         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
749
750       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
751
752       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
753       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
754       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
755       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
756       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
757         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
758           if (InfLoopBlock == 0) {
759             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
760             // or it won't matter if it's hot. :)
761             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
762                                               "infloop", BB->getParent());
763             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
764           }
765           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
766         }
767
768       Changed = true;
769     }
770   }
771   return Changed;
772 }
773
774 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
775 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
776 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
777 // to put the select in this case.
778 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
779                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
780   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
781     PHINode *PN;
782     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
783          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
784       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
785       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
786       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
787         return false;
788       }
789     }
790   }
791   return true;
792 }
793
794 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
795 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
796 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
797 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
798   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
799   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
800   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
801   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
802   // identical order.
803   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
804   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
805
806   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
807   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
808
809   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
810   // Skip debug info if it is not identical.
811   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
812   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
813   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
814     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
815       I1 = BB1_Itr++;
816     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
817       I2 = BB2_Itr++;
818   }
819   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
820       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
821     return false;
822
823   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
824   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
825
826   do {
827     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
828     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
829     if (isa<TerminatorInst>(I1))
830       goto HoistTerminator;
831
832     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
833     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
834     // the now redundant second instruction.
835     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
836     if (!I2->use_empty())
837       I2->replaceAllUsesWith(I1);
838     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
839     I2->eraseFromParent();
840
841     I1 = BB1_Itr++;
842     I2 = BB2_Itr++;
843     // Skip debug info if it is not identical.
844     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
845     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
846     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
847       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
848         I1 = BB1_Itr++;
849       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
850         I2 = BB2_Itr++;
851     }
852   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
853
854   return true;
855
856 HoistTerminator:
857   // It may not be possible to hoist an invoke.
858   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
859     return true;
860
861   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
862   Instruction *NT = I1->clone();
863   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
864   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
865     I1->replaceAllUsesWith(NT);
866     I2->replaceAllUsesWith(NT);
867     NT->takeName(I1);
868   }
869
870   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
871   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
872   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
873   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
874   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
875   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
876     PHINode *PN;
877     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
878          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
879       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
880       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
881       if (BB1V == BB2V) continue;
882       
883       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
884       // that determines the right value.
885       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
886       if (SI == 0)
887         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
888                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
889       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
890       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
891         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
892           PN->setIncomingValue(i, SI);
893     }
894   }
895
896   // Update any PHI nodes in our new successors.
897   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
898     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
899
900   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
901   return true;
902 }
903
904 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
905 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
906 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
907 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
908 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
909   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
910   // terminator) for now.
911   Instruction *HInst = NULL;
912   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
913   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
914        BBI != BBE; ++BBI) {
915     Instruction *I = BBI;
916     // Skip debug info.
917     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
918     if (I == Term) break;
919
920     if (HInst)
921       return false;
922     HInst = I;
923   }
924   if (!HInst)
925     return false;
926
927   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
928   Value *BrCond = BI->getCondition();
929   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
930     return false;
931
932   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
933   // to swap the select operands later.
934   bool Invert = false;
935   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
936     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
937     Invert = true;
938   }
939
940   // Turn
941   // BB:
942   //     %t1 = icmp
943   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
944   // BB1:
945   //     %t3 = add %t2, c
946   //     br label BB2
947   // BB2:
948   // =>
949   // BB:
950   //     %t1 = icmp
951   //     %t4 = add %t2, c
952   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
953   switch (HInst->getOpcode()) {
954   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
955   case Instruction::Add:
956   case Instruction::Sub:
957     // Not worth doing for vector ops.
958     if (HInst->getType()->isVectorTy())
959       return false;
960     break;
961   case Instruction::And:
962   case Instruction::Or:
963   case Instruction::Xor:
964   case Instruction::Shl:
965   case Instruction::LShr:
966   case Instruction::AShr:
967     // Don't mess with vector operations.
968     if (HInst->getType()->isVectorTy())
969       return false;
970     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
971   }
972   
973   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
974   if (HInst->use_empty()) {
975     HInst->eraseFromParent();
976     return true;
977   }
978
979   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
980   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
981   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
982   // select if the condition is false.
983   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
984   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
985   Value *FalseV = NULL;
986   
987   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
988   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
989        UI != E; ++UI) {
990     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
991     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
992     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
993     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
994       return false;
995     PHIUses.push_back(PN);
996     
997     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
998     if (!FalseV)
999       FalseV = PHIV;
1000     else if (FalseV != PHIV)
1001       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
1002   }
1003   
1004   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
1005
1006   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1007   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1008   // being sunk into the use block.
1009   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1010        i != e; ++i) {
1011     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1012     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1013         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1014       return false;
1015   }
1016
1017   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1018   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1019   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1020   if (InsertPos != BIParent->begin())
1021     --InsertPos;
1022   // Skip debug info between condition and branch.
1023   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1024     --InsertPos;
1025   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1026     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1027     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1028         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1029       BB1Insns.insert(BB1I);
1030     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1031         UI != UE; ++UI) {
1032       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1033       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1034       
1035       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1036       // branch instruction.
1037       InsertPos = BI;
1038       break;
1039     }
1040   } else
1041     InsertPos = BI;
1042   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1043
1044   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1045   // false value is the previously determined FalseV.
1046   SelectInst *SI;
1047   if (Invert)
1048     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1049                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1050   else
1051     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1052                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1053
1054   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1055   // "if" blocks.
1056   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1057     PHINode *PN = PHIUses[i];
1058     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1059       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1060         PN->setIncomingValue(j, SI);
1061   }
1062
1063   ++NumSpeculations;
1064   return true;
1065 }
1066
1067 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1068 /// across this block.
1069 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1070   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1071   unsigned Size = 0;
1072   
1073   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1074     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1075       continue;
1076     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1077     ++Size;
1078     
1079     // We can only support instructions that do not define values that are
1080     // live outside of the current basic block.
1081     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1082          UI != E; ++UI) {
1083       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1084       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1085     }
1086     
1087     // Looks ok, continue checking.
1088   }
1089
1090   return true;
1091 }
1092
1093 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1094 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1095 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1096 /// ultimate destination.
1097 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1098   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1099   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1100   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1101   // outside of the block.
1102   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1103     return false;
1104   
1105   // Degenerate case of a single entry PHI.
1106   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1107     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1108     return true;    
1109   }
1110
1111   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1112   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1113   
1114   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1115   // constants.
1116   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1117     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1118     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1119     
1120     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1121     // branch to RealDest.
1122     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1123     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1124     
1125     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1126     
1127     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1128     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1129     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1130     // the edge we are about to create.
1131     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1132                                             RealDest->getName()+".critedge",
1133                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1134     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1135     
1136     // Update PHI nodes.
1137     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1138
1139     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1140     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1141     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1142     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1143     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1144     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1145       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1146         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1147         continue;
1148       }
1149       // Clone the instruction.
1150       Instruction *N = BBI->clone();
1151       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1152       
1153       // Update operands due to translation.
1154       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1155            i != e; ++i) {
1156         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1157         if (PI != TranslateMap.end())
1158           *i = PI->second;
1159       }
1160       
1161       // Check for trivial simplification.
1162       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1163         TranslateMap[BBI] = V;
1164         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1165       } else {
1166         // Insert the new instruction into its new home.
1167         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1168         if (!BBI->use_empty())
1169           TranslateMap[BBI] = N;
1170       }
1171     }
1172
1173     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1174     // to EdgeBB instead.
1175     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1176     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1177       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1178         BB->removePredecessor(PredBB);
1179         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1180       }
1181     
1182     // Recurse, simplifying any other constants.
1183     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1184   }
1185
1186   return false;
1187 }
1188
1189 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1190 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1191 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1192   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1193   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1194   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1195   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1196   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1197   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1198   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1199   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1200   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1201   if (!IfCond ||
1202       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1203       isa<ConstantInt>(IfCond))
1204     return false;
1205   
1206   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1207   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1208   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1209   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1210   // fewer PHI nodes in this block.
1211   unsigned NumPhis = 0;
1212   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1213     if (NumPhis > 2)
1214       return false;
1215   
1216   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1217   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1218   // that need to be moved to the dominating block.
1219   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1220   
1221   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1222     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1223     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1224       PN->replaceAllUsesWith(V);
1225       PN->eraseFromParent();
1226       continue;
1227     }
1228     
1229     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1230         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1231       return false;
1232   }
1233   
1234   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1235   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1236   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1237   if (PN == 0) return true;
1238   
1239   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1240   // often be turned into switches and other things.
1241   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1242       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1243        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1244        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1245     return false;
1246   
1247   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1248   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1249   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1250   // worth promoting to select instructions.
1251   BasicBlock *DomBlock = 0;
1252   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1253   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1254   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1255     IfBlock1 = 0;
1256   } else {
1257     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1258     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1259       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1260         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1261         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1262         // flow, so the xform is not worth it.
1263         return false;
1264       }
1265   }
1266     
1267   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1268     IfBlock2 = 0;
1269   } else {
1270     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1271     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1272       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1273         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1274         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1275         // flow, so the xform is not worth it.
1276         return false;
1277       }
1278   }
1279   
1280   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1281                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1282       
1283   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1284   // do all of the PHI's now.
1285   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1286   
1287   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1288   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1289   if (IfBlock1)
1290     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1291                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1292                                    IfBlock1->getTerminator());
1293   if (IfBlock2)
1294     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1295                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1296                                    IfBlock2->getTerminator());
1297   
1298   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1299     // Change the PHI node into a select instruction.
1300     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1301     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1302     
1303     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1304     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1305     NV->takeName(PN);
1306     PN->eraseFromParent();
1307   }
1308   
1309   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1310   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1311   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1312   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1313   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1314   OldTI->eraseFromParent();
1315   return true;
1316 }
1317
1318 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1319 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1320 /// introducing a select if the return values disagree.
1321 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1322   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1323   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1324   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1325   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1326   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1327   
1328   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1329   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1330   // computation on one path or the other.
1331   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1332     return false;
1333   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1334     return false;
1335
1336   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1337   // there is no return value for this function, just change the
1338   // branch into a return.
1339   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1340     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1341     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1342     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1343     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1344     return true;
1345   }
1346     
1347   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1348   // so we can insert a new select instruction.
1349   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1350   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1351   
1352   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1353   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1354     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1355       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1356   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1357     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1358       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1359   
1360   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1361   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1362   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1363   // constant expression that prevents this transformation from being
1364   // safe.
1365   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1366     if (TCV->canTrap())
1367       return false;
1368   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1369     if (FCV->canTrap())
1370       return false;
1371   
1372   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1373   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1374   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1375   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1376   
1377   // Insert select instructions where needed.
1378   Value *BrCond = BI->getCondition();
1379   if (TrueValue) {
1380     // Insert a select if the results differ.
1381     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1382     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1383       TrueValue = FalseValue;
1384     } else {
1385       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1386                                      FalseValue, "retval", BI);
1387     }
1388   }
1389
1390   Value *RI = !TrueValue ?
1391               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1392               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1393   (void) RI;
1394       
1395   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1396                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1397                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1398       
1399   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1400
1401   return true;
1402 }
1403
1404 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1405 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1406 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1407 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1408   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1409   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1410   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1411     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1412   return false;
1413
1414   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1415   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1416   // must be at the front of the block.
1417   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1418
1419   // Ignore dbg intrinsics.
1420   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1421     
1422   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1423   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1424   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1425   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1426   Instruction *BonusInst = 0;
1427   if (&*FrontIt != Cond &&
1428       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1429       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1430     BonusInst = &*FrontIt;
1431     ++FrontIt;
1432     
1433     // Ignore dbg intrinsics.
1434     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1435   }
1436
1437   // Only a single bonus inst is allowed.
1438   if (&*FrontIt != Cond)
1439     return false;
1440   
1441   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1442   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1443
1444   // Ingore dbg intrinsics.
1445   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
1446   
1447   if (&*CondIt != BI)
1448     return false;
1449
1450   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1451   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1452   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1453     if (CE->canTrap())
1454       return false;
1455   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1456     if (CE->canTrap())
1457       return false;
1458   
1459   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1460   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1461   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1462   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1463     return false;
1464
1465   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1466     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1467     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1468     
1469     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1470     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1471     // blocks.
1472     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() || !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1473       continue;
1474     
1475     // Determine if the two branches share a common destination.
1476     Instruction::BinaryOps Opc;
1477     bool InvertPredCond = false;
1478     
1479     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1480       Opc = Instruction::Or;
1481     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1482       Opc = Instruction::And;
1483     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1484       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1485     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1486       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1487     else
1488       continue;
1489
1490     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1491     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1492     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1493     // out-of-order core by speculating them earlier.
1494     if (BonusInst) {
1495       // Collect the values used by the bonus inst
1496       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1497       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1498            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1499         Value* V = *OI;
1500         if (!isa<Constant>(V))
1501           UsedValues.insert(V);
1502       }
1503
1504       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1505       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1506       
1507       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1508       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1509       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1510       while (!Worklist.empty()) {
1511         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1512         Worklist.pop_back();
1513         
1514         if (Pair.second >= 4) continue;
1515         UsedValues.erase(Pair.first);
1516         if (UsedValues.empty()) break;
1517         
1518         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1519           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1520                OI != OE; ++OI)
1521             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1522         }       
1523       }
1524       
1525       if (!UsedValues.empty()) return false;
1526     }
1527
1528     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1529     
1530     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1531     if (InvertPredCond) {
1532       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1533       
1534       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1535         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1536         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1537       } else {
1538         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1539                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1540       }
1541       
1542       PBI->setCondition(NewCond);
1543       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1544       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1545       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1546       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1547     }
1548     
1549     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1550     Instruction *NewBonus = 0;
1551     if (BonusInst) {
1552       NewBonus = BonusInst->clone();
1553       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1554       NewBonus->takeName(BonusInst);
1555       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1556     }
1557     
1558     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1559     // two conditions together.
1560     Instruction *New = Cond->clone();
1561     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1562     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1563     New->takeName(Cond);
1564     Cond->setName(New->getName()+".old");
1565     
1566     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1567                                             New, "or.cond", PBI);
1568     PBI->setCondition(NewCond);
1569     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1570       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1571       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1572     }
1573     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1574       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1575       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1576     }
1577
1578     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
1579     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1580       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
1581         I->clone()->insertBefore(PBI);
1582       
1583     return true;
1584   }
1585   return false;
1586 }
1587
1588 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1589 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1590 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1591 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1592 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1593   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1594   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1595
1596   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1597   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1598   // this conditional branch redundant.
1599   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1600       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1601     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1602     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1603     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1604       // Turn this into a branch on constant.
1605       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1606       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1607                                         CondIsTrue));
1608       return true;  // Nuke the branch on constant.
1609     }
1610     
1611     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1612     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1613     // simplifycfg will thread the block.
1614     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1615       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1616       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1617                                        std::distance(PB, PE),
1618                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1619                                        BB->begin());
1620       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1621       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1622       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1623       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1624         BasicBlock *P = *PI;
1625         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1626             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1627             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1628             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1629           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1630           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1631                                               CondIsTrue), P);
1632         } else {
1633           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1634         }
1635       }
1636       
1637       BI->setCondition(NewPN);
1638       return true;
1639     }
1640   }
1641   
1642   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1643   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1644   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1645   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1646   // Ignore dbg intrinsics.
1647   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1648     ++BBI;
1649   if (&*BBI != BI)
1650     return false;
1651
1652   
1653   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1654     if (CE->canTrap())
1655       return false;
1656   
1657   int PBIOp, BIOp;
1658   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1659     PBIOp = BIOp = 0;
1660   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1661     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1662   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1663     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1664   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1665     PBIOp = BIOp = 1;
1666   else
1667     return false;
1668     
1669   // Check to make sure that the other destination of this branch
1670   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1671   // keep getting unwound.
1672   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1673     return false;
1674     
1675   // Do not perform this transformation if it would require 
1676   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1677   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1678   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1679       
1680   unsigned NumPhis = 0;
1681   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1682        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1683     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1684       return false;
1685     
1686   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1687   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1688   
1689   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1690                << "AND: " << *BI->getParent());
1691   
1692   
1693   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1694   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1695   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1696   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1697   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1698   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1699   // infinite loop with no cond branch.
1700   if (OtherDest == BB) {
1701     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1702     // or it won't matter if it's hot. :)
1703     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1704                                                   "infloop", BB->getParent());
1705     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1706     OtherDest = InfLoopBlock;
1707   }  
1708   
1709   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1710   
1711   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1712   // it alone, but modify PBI.
1713   
1714   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1715   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1716   if (PBIOp)
1717     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1718                                         PBICond->getName()+".not",
1719                                         PBI);
1720   Value *BICond = BI->getCondition();
1721   if (BIOp)
1722     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1723                                        BICond->getName()+".not",
1724                                        PBI);
1725   // Merge the conditions.
1726   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1727   
1728   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1729   PBI->setCondition(Cond);
1730   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1731   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1732   
1733   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1734   // block that are identical to the entries for BI's block.
1735   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1736   
1737   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1738   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1739   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1740   // them agree.
1741   PHINode *PN;
1742   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1743        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1744     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1745     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1746     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1747     if (BIV != PBIV) {
1748       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1749       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1750                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1751       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1752     }
1753   }
1754   
1755   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1756   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1757   
1758   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1759   // one fewer predecessor.
1760   return true;
1761 }
1762
1763 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1764 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1765 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1766 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1767 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1768 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1769                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1770   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1771   // First, figure out which successors to preserve.
1772   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1773   // successor.
1774   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1775   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1776
1777   // Then remove the rest.
1778   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1779     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1780     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1781     if (Succ == KeepEdge1)
1782       KeepEdge1 = 0;
1783     else if (Succ == KeepEdge2)
1784       KeepEdge2 = 0;
1785     else
1786       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1787   }
1788
1789   // Insert an appropriate new terminator.
1790   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1791     if (TrueBB == FalseBB)
1792       // We were only looking for one successor, and it was present.
1793       // Create an unconditional branch to it.
1794       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1795     else
1796       // We found both of the successors we were looking for.
1797       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1798       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1799   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1800     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1801     // terminator must be unreachable.
1802     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1803   } else {
1804     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1805     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1806     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1807     if (KeepEdge1 == 0)
1808       // Only TrueBB was found.
1809       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1810     else
1811       // Only FalseBB was found.
1812       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1813   }
1814
1815   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1816   return true;
1817 }
1818
1819 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1820 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1821 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1822 // unconditional otherwise.
1823 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1824   // Check for constant integer values in the select.
1825   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1826   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1827   if (!TrueVal || !FalseVal)
1828     return false;
1829
1830   // Find the relevant condition and destinations.
1831   Value *Condition = Select->getCondition();
1832   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1833   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1834
1835   // Perform the actual simplification.
1836   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1837 }
1838
1839 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1840 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1841 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1842 // with
1843 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1844 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1845   // Check that both operands of the select are block addresses.
1846   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1847   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1848   if (!TBA || !FBA)
1849     return false;
1850
1851   // Extract the actual blocks.
1852   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1853   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1854
1855   // Perform the actual simplification.
1856   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1857 }
1858
1859 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1860 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1861 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1862 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1863 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1864 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1865 /// like:
1866 ///
1867 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1868 /// DEFAULT:
1869 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1870 ///   br label %end
1871 /// end:
1872 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1873 /// 
1874 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1875 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1876 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1877                                                   const TargetData *TD) {
1878   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1879   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1880   // complex.
1881   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1882
1883   Value *V = ICI->getOperand(0);
1884   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1885   
1886   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1887   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1888   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1889   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1890   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1891   
1892   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1893   if (SI->getCondition() != V)
1894     return false;
1895   
1896   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1897   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1898   // away.
1899   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1900     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1901     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1902     ICI->setOperand(0, VVal);
1903     
1904     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1905       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1906       ICI->eraseFromParent();
1907     }
1908     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1909     return SimplifyCFG(BB) | true;
1910   }
1911   
1912   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1913   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1914   // and zap it.
1915   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1916     Value *V;
1917     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1918       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1919     else
1920       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1921     
1922     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1923     ICI->eraseFromParent();
1924     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1925     return SimplifyCFG(BB) | true;
1926   }
1927   
1928   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1929   // the block.
1930   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1931   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1932   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1933       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1934     return false;
1935
1936   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1937   // true in the PHI.
1938   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1939   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1940
1941   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1942     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1943
1944   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1945   // false depending on if it is EQ or NE.
1946   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1947   ICI->eraseFromParent();
1948
1949   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1950   // the switch to the merge point on the compared value.
1951   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1952                                          BB->getParent(), BB);
1953   SI->addCase(Cst, NewBB);
1954   
1955   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1956   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1957   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1958   return true;
1959 }
1960
1961 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1962 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1963 /// fold it into a switch instruction if so.
1964 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1965   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1966   if (Cond == 0) return false;
1967   
1968   
1969   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1970   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1971   // 'setne's and'ed together, collect them.
1972   Value *CompVal = 0;
1973   std::vector<ConstantInt*> Values;
1974   bool TrueWhenEqual = true;
1975   Value *ExtraCase = 0;
1976   unsigned UsedICmps = 0;
1977   
1978   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1979     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
1980                                      UsedICmps);
1981   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1982     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
1983                                      UsedICmps);
1984     TrueWhenEqual = false;
1985   }
1986   
1987   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1988   if (CompVal == 0) return false;
1989
1990   // Avoid turning single icmps into a switch.
1991   if (UsedICmps <= 1)
1992     return false;
1993
1994   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1995   // instruction can't handle, remove them now.
1996   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
1997   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1998   
1999   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2000   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2001   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2002   
2003   // Figure out which block is which destination.
2004   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2005   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2006   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2007   
2008   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2009   
2010   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2011                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2012   
2013   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2014   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2015   // right before the condbr to handle it.
2016   if (ExtraCase) {
2017     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2018     // Remove the uncond branch added to the old block.
2019     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2020     
2021     if (TrueWhenEqual)
2022       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
2023     else
2024       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
2025       
2026     OldTI->eraseFromParent();
2027     
2028     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2029     // for the edge we just added.
2030     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2031     
2032     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2033           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2034     BB = NewBB;
2035   }
2036   
2037   // Convert pointer to int before we switch.
2038   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2039     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2040     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2041                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2042                                "magicptr", BI);
2043   }
2044   
2045   // Create the new switch instruction now.
2046   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
2047   
2048   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2049   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2050     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2051   
2052   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2053   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2054   // the number of edges added.
2055   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2056        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2057     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2058     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2059     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2060       PN->addIncoming(InVal, BB);
2061   }
2062   
2063   // Erase the old branch instruction.
2064   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2065   
2066   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2067   return true;
2068 }
2069
2070 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2071   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2072   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2073   
2074   // Find predecessors that end with branches.
2075   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2076   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2077   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2078     BasicBlock *P = *PI;
2079     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2080     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2081       if (BI->isUnconditional())
2082         UncondBranchPreds.push_back(P);
2083       else
2084         CondBranchPreds.push_back(BI);
2085     }
2086   }
2087   
2088   // If we found some, do the transformation!
2089   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2090     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2091       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2092       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2093             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2094       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2095     }
2096     
2097     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2098     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2099       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2100       BB->eraseFromParent();
2101     
2102     return true;
2103   }
2104   
2105   // Check out all of the conditional branches going to this return
2106   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2107   // branch itself into a select/return pair.
2108   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2109     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2110     
2111     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2112     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2113         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2114         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2115       return true;
2116   }
2117   return false;
2118 }
2119
2120 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2121   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2122   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2123   // destination with call instructions.
2124   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2125   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2126
2127   bool Changed = false;
2128   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2129   while (!Preds.empty()) {
2130     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2131     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2132     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2133       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2134       // is now a fall through.
2135       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2136       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2137       
2138       // Insert the call now.
2139       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2140       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2141                                       Args.begin(), Args.end(),
2142                                       II->getName(), BI);
2143       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2144       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2145       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2146       II->replaceAllUsesWith(CI);
2147       delete II;
2148       Changed = true;
2149     }
2150     
2151     Preds.pop_back();
2152   }
2153   
2154   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2155   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2156       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2157     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2158     BB->eraseFromParent();
2159     return true;
2160   }
2161   
2162   return Changed;  
2163 }
2164
2165 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2166   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2167   
2168   bool Changed = false;
2169   
2170   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2171   // be removed, do so.
2172   while (UI != BB->begin()) {
2173     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2174     --BBI;
2175     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2176     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2177     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2178     
2179     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2180       if (SI->isVolatile())
2181         break;
2182     
2183     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2184       if (LI->isVolatile())
2185         break;
2186     
2187     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2188     if (!BBI->use_empty())
2189       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2190     BBI->eraseFromParent();
2191     Changed = true;
2192   }
2193   
2194   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2195   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2196   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2197   
2198   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2199   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2200     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2201     
2202     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2203       if (BI->isUnconditional()) {
2204         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2205           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2206           TI->eraseFromParent();
2207           Changed = true;
2208         }
2209       } else {
2210         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2211           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2212           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2213         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2214           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2215           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2216           Changed = true;
2217         }
2218       }
2219     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2220       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2221         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2222           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2223           SI->removeCase(i);
2224           --i; --e;
2225           Changed = true;
2226         }
2227       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2228       // destination and make it the default.
2229       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2230         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2231         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2232           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2233               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2234           if (entry.first == 0) {
2235             entry.first = 1;
2236             entry.second = i;
2237           } else {
2238             entry.first++;
2239           }
2240         }
2241
2242         // Find the most popular block.
2243         unsigned MaxPop = 0;
2244         unsigned MaxIndex = 0;
2245         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2246         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2247              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2248           if (I->second.first > MaxPop || 
2249               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2250             MaxPop = I->second.first;
2251             MaxIndex = I->second.second;
2252             MaxBlock = I->first;
2253           }
2254         }
2255         if (MaxBlock) {
2256           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2257           // edges to it.
2258           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2259           Changed = true;
2260           
2261           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2262           // it.
2263           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2264             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2265               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2266           
2267           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2268             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2269               SI->removeCase(i);
2270               --i; --e;
2271             }
2272         }
2273       }
2274     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2275       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2276         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2277         // place to note that the call does not throw though.
2278         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2279         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2280         
2281         // Insert the call now...
2282         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2283         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2284                                         Args.begin(), Args.end(),
2285                                         II->getName(), BI);
2286         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2287         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2288         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2289         II->replaceAllUsesWith(CI);
2290         delete II;
2291         Changed = true;
2292       }
2293     }
2294   }
2295   
2296   // If this block is now dead, remove it.
2297   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2298       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2299     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2300     BB->eraseFromParent();
2301     return true;
2302   }
2303
2304   return Changed;
2305 }
2306
2307 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2308 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2309 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2310   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2311
2312   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2313   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2314   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2315   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2316     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2317       return false;
2318     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2319   }
2320   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2321
2322   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2323   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2324   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2325     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2326       return false;
2327   }
2328
2329   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2330   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2331
2332   Value *Sub = SI->getCondition();
2333   if (!Offset->isNullValue())
2334     Sub = BinaryOperator::CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off", SI);
2335   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2336   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2337
2338   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2339   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2340        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2341     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2342       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2343   }
2344   SI->eraseFromParent();
2345
2346   return true;
2347 }
2348
2349 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2350   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2351   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2352     return false;
2353
2354   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2355
2356   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2357   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2358   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2359     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2360       return SimplifyCFG(BB) | true;
2361
2362   Value *Cond = SI->getCondition();
2363   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2364     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2365       return SimplifyCFG(BB) | true;
2366
2367   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2368   // away into any preds.
2369   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2370   // Ignore dbg intrinsics.
2371   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2372     ++BBI;
2373   if (SI == &*BBI)
2374     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2375       return SimplifyCFG(BB) | true;
2376
2377   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2378   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2379     return SimplifyCFG(BB) | true;
2380   
2381   return false;
2382 }
2383
2384 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2385   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2386   bool Changed = false;
2387   
2388   // Eliminate redundant destinations.
2389   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2390   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2391     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2392     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2393       Dest->removePredecessor(BB);
2394       IBI->removeDestination(i);
2395       --i; --e;
2396       Changed = true;
2397     }
2398   } 
2399
2400   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2401     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2402     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2403     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2404     return true;
2405   }
2406   
2407   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2408     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2409     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2410     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2411     return true;
2412   }
2413   
2414   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2415     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2416       return SimplifyCFG(BB) | true;
2417   }
2418   return Changed;
2419 }
2420
2421 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2422   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2423   
2424   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2425   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2426   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2427       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2428     return true;
2429   
2430   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2431   // against a constant, try to simplify the block.
2432   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2433     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2434       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2435         ;
2436       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2437         return true;
2438     }
2439   
2440   return false;
2441 }
2442
2443
2444 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2445   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2446   
2447   // Conditional branch
2448   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2449     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2450     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2451     // switch.
2452     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2453       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2454         return SimplifyCFG(BB) | true;
2455     
2456     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2457     // Ignore dbg intrinsics.
2458     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2459     // Ignore dbg intrinsics.
2460     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2461       ++I;
2462     if (&*I == BI) {
2463       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2464         return SimplifyCFG(BB) | true;
2465     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2466       ++I;
2467       // Ignore dbg intrinsics.
2468       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2469         ++I;
2470       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2471         return SimplifyCFG(BB) | true;
2472     }
2473   }
2474   
2475   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2476   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2477     return true;
2478   
2479   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2480   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2481   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2482   // can hoist it up to the branching block.
2483   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2484     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2485       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2486         return SimplifyCFG(BB) | true;
2487     } else {
2488       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2489       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2490       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2491       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2492           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2493         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2494           return SimplifyCFG(BB) | true;
2495     }
2496   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2497     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2498     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2499     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2500     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2501         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2502       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2503         return SimplifyCFG(BB) | true;
2504   }
2505   
2506   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2507   // through this block if any PHI node entries are constants.
2508   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2509     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2510       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2511         return SimplifyCFG(BB) | true;
2512   
2513   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2514   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2515   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2516   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2517     return SimplifyCFG(BB) | true;
2518   
2519   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2520   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2521     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2522       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2523         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2524           return SimplifyCFG(BB) | true;
2525
2526   return false;
2527 }
2528
2529 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2530   bool Changed = false;
2531
2532   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2533   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2534
2535   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2536   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2537   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2538        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2539       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2540     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2541     DeleteDeadBlock(BB);
2542     return true;
2543   }
2544
2545   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2546   // away...
2547   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2548
2549   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2550   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2551
2552   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2553   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2554   // if there are no PHI nodes.
2555   //
2556   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2557     return true;
2558   
2559   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2560   // eliminate it, do so now.
2561   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2562     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2563       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2564
2565   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2566     if (BI->isUnconditional()) {
2567       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2568     } else {
2569       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2570     }
2571   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2572     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2573   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2574     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2575   } else if (UnreachableInst *UI =
2576                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2577     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2578   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2579     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2580   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2581                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2582     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2583   }
2584
2585   return Changed;
2586 }
2587
2588 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2589 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2590 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2591 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2592 ///
2593 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2594   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2595 }