Fix a bunch of 80col violations that arose from the Create API change. Tweak makefile...
[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/Type.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include <algorithm>
27 #include <functional>
28 #include <set>
29 #include <map>
30 using namespace llvm;
31
32 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
33 /// terminator instructions together.
34 ///
35 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
36   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
37   
38   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
39   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
40   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
41   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
42   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
43   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
44   
45   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
46     if (SI1Succs.count(*I))
47       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
48            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
49         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
50         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
51             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
52           return false;
53       }
54         
55   return true;
56 }
57
58 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
59 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
60 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
61 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
62 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
63                                   BasicBlock *ExistPred) {
64   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
65          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
66   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
67   
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
69     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
70     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
71     PN->addIncoming(V, NewPred);
72   }
73 }
74
75 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
76 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
77 //
78 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
79 //
80 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
81   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
82
83   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
84   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
85   // with incompatible values coming in from the two edges!
86   //
87   if (isa<PHINode>(Succ->front())) {
88     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
89     for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
90          PI != PE; ++PI)
91       if (BBPreds.count(*PI)) {
92         // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
93         // incompatible values coming in.
94         for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
95           PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
96           // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the
97           // values coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks
98           // (instead we should insert a conditional move or something, then
99           // merge the blocks).
100           if (PN->getIncomingValueForBlock(BB) !=
101               PN->getIncomingValueForBlock(*PI))
102             return false;  // Values are not equal...
103         }
104       }
105   }
106     
107   // Finally, if BB has PHI nodes that are used by things other than the PHIs in
108   // Succ and Succ has predecessors that are not Succ and not Pred, we cannot
109   // fold these blocks, as we don't know whether BB dominates Succ or not to
110   // update the PHI nodes correctly.
111   if (!isa<PHINode>(BB->begin()) || Succ->getSinglePredecessor()) return true;
112
113   // If the predecessors of Succ are only BB, handle it.
114   bool IsSafe = true;
115   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
116     if (*PI != BB) {
117       IsSafe = false;
118       break;
119     }
120   if (IsSafe) return true;
121   
122   // If the PHI nodes in BB are only used by instructions in Succ, we are ok if
123   // BB and Succ have no common predecessors.
124   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
125     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
126     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end(); UI != E;
127          ++UI)
128       if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() != Succ)
129         return false;
130   }
131   
132   // Scan the predecessor sets of BB and Succ, making sure there are no common
133   // predecessors.  Common predecessors would cause us to build a phi node with
134   // differing incoming values, which is not legal.
135   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
136   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), E = pred_end(Succ); PI != E; ++PI)
137     if (BBPreds.count(*PI))
138       return false;
139     
140   return true;
141 }
142
143 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
144 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
145 /// branch.  If possible, eliminate BB.
146 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
147                                                     BasicBlock *Succ) {
148   // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to include
149   // entries for BB's predecessors, not for BB itself.  Be careful though,
150   // if this transformation fails (returns true) then we cannot do this
151   // transformation!
152   //
153   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
154   
155   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
156   
157   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
158     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
159     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
160     //
161     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
162     
163     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
164     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
165       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
166       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
167       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
168       
169       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
170       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
171       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
172         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
173         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
174           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
175                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
176       } else {
177         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
178         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
179           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
180       }
181     }
182   }
183   
184   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
185     SmallVector<BasicBlock*, 16>
186     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
187     
188     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
189     // delete them.
190     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
191       if (PN->use_empty()) {
192         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
193         // users of the PHI nodes.
194         PN->eraseFromParent();
195       } else {
196         // The instruction is alive, so this means that Succ must have
197         // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
198         // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
199         // strictly dominated Succ.
200         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
201                                    BB->getInstList(), BB->begin());
202         
203         // We need to add new entries for the PHI node to account for
204         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
205         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
206         // this means that we should any newly added incoming edges should
207         // use the PHI node as the value for these edges, because they are
208         // loop back edges.
209         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
210           if (OldSuccPreds[i] != BB)
211             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
212       }
213   }
214     
215   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
216   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
217   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
218   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
219   return true;
220 }
221
222 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
223 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
224 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
225 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
226 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
227 /// be entered if the condition is false.
228 ///
229 ///
230 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
231                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
232   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
233          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
234   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
235   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
236
237   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
238   // branches if possible anyway.
239   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
240       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
241     return 0;
242   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
243   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
244
245   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
246   // either are.
247   if (Pred2Br->isConditional()) {
248     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
249     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
250     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
251     // probably not profitable.
252     if (Pred1Br->isConditional())
253       return 0;
254
255     std::swap(Pred1, Pred2);
256     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
257   }
258
259   if (Pred1Br->isConditional()) {
260     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
261     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
262     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
263         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
264       IfTrue = Pred1;
265       IfFalse = Pred2;
266     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
267                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
268       IfTrue = Pred2;
269       IfFalse = Pred1;
270     } else {
271       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
272       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
273       return 0;
274     }
275
276     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
277     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
278     // doesn't dominate BB.
279     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
280       return 0;
281
282     return Pred1Br->getCondition();
283   }
284
285   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
286   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
287   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
288   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
289       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
290       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
291       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
292       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
293     return 0;
294
295   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
296   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
297   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
298     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
299     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
300       IfTrue = Pred1;
301       IfFalse = Pred2;
302     } else {
303       IfTrue = Pred2;
304       IfFalse = Pred1;
305     }
306     return BI->getCondition();
307   }
308   return 0;
309 }
310
311
312 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
313 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
314 // generality of domination here, just a special case which works well enough
315 // for us.
316 //
317 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
318 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
319 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
320 // true is returned.
321 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
322                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
323   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
324   if (!I) {
325     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
326     // can be executed unconditionally.
327     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
328       if (C->canTrap())
329         return false;
330     return true;
331   }
332   BasicBlock *PBB = I->getParent();
333
334   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
335   // the bottom of this block.
336   if (PBB == BB) return false;
337
338   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
339   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
340   // statement".
341   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
342     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
343       if (!AggressiveInsts) return false;
344       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
345       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
346       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
347       switch (I->getOpcode()) {
348       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
349       case Instruction::Load:
350         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
351         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
352           return false;
353         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
354             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
355           return false;
356
357         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
358         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
359         // out to its predecessor.
360         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
361           return false;
362         break;
363       case Instruction::Add:
364       case Instruction::Sub:
365       case Instruction::And:
366       case Instruction::Or:
367       case Instruction::Xor:
368       case Instruction::Shl:
369       case Instruction::LShr:
370       case Instruction::AShr:
371       case Instruction::ICmp:
372       case Instruction::FCmp:
373         if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
374           return false;  // FP arithmetic might trap.
375         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
376       }
377
378       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
379       // defined in the conditional region.
380       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
381         if (!DominatesMergePoint(I->getOperand(i), BB, 0))
382           return false;
383       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
384       AggressiveInsts->insert(I);
385     }
386
387   return true;
388 }
389
390 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
391 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
392 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
393 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
394   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
395     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
396         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
397       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
398         Values.push_back(C);
399         return Inst->getOperand(0);
400       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
401         Values.push_back(C);
402         return Inst->getOperand(1);
403       }
404     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
405       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
406         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
407           if (LHS == RHS)
408             return LHS;
409     }
410   }
411   return 0;
412 }
413
414 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
415 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
416 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
417 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
418   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
419     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
420                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
421       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
422         Values.push_back(C);
423         return Inst->getOperand(0);
424       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
425         Values.push_back(C);
426         return Inst->getOperand(1);
427       }
428     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
429       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
430         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
431           if (LHS == RHS)
432             return LHS;
433     }
434   }
435   return 0;
436 }
437
438
439
440 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
441 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
442 /// the constants being compared.
443 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
444                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
445   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
446     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
447
448     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
449     // equal to one of the constants.
450     return true;
451   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
452     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
453
454     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
455     // equal to one of the constants.
456     return false;
457   }
458   return false;
459 }
460
461 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
462 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
463 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
464 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
465   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
466   
467   SmallVector<Instruction*, 16> InstrsToInspect;
468   InstrsToInspect.push_back(I);
469
470   while (!InstrsToInspect.empty()) {
471     I = InstrsToInspect.back();
472     InstrsToInspect.pop_back();
473
474     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
475
476     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
477     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
478       if (InstrsToInspect[i] == I) {
479         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
480         --i, --e;
481       }
482
483     // Add operands of dead instruction to worklist.
484     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
485       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
486         InstrsToInspect.push_back(OpI);
487
488     // Remove dead instruction.
489     I->eraseFromParent();
490   }
491 }
492
493 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
494 // see if a value is equal to constant integer value.
495 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
496   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
497     // Do not permit merging of large switch instructions into their
498     // predecessors unless there is only one predecessor.
499     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
500                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
501       return 0;
502
503     return SI->getCondition();
504   }
505   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
506     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
507       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
508         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
509              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
510             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
511           return ICI->getOperand(0);
512   return 0;
513 }
514
515 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
516 // represents and return the 'default' block.
517 static BasicBlock *
518 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
519                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
520                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
521   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
522     Cases.reserve(SI->getNumCases());
523     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
524       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
525     return SI->getDefaultDest();
526   }
527
528   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
529   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
530   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
531                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
532                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
533   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
534 }
535
536
537 // EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
538 // in the list that match the specified block.
539 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
540                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
541   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
542     if (Cases[i].second == BB) {
543       Cases.erase(Cases.begin()+i);
544       --i; --e;
545     }
546 }
547
548 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
549 // well.
550 static bool
551 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
552               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
553   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
554
555   // Make V1 be smaller than V2.
556   if (V1->size() > V2->size())
557     std::swap(V1, V2);
558
559   if (V1->size() == 0) return false;
560   if (V1->size() == 1) {
561     // Just scan V2.
562     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
563     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
564       if (TheVal == (*V2)[i].first)
565         return true;
566   }
567
568   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
569   std::sort(V1->begin(), V1->end());
570   std::sort(V2->begin(), V2->end());
571   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
572   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
573     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
574       return true;
575     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
576       ++i1;
577     else
578       ++i2;
579   }
580   return false;
581 }
582
583 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
584 // terminator instruction and its block is known to only have a single
585 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
586 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
587 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
588 // jump threading.
589 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
590                                                           BasicBlock *Pred) {
591   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
592   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
593
594   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
595   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
596   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
597
598   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
599   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
600   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
601                                                         PredCases);
602   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
603
604   // Find information about how control leaves this block.
605   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
606   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
607   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
608
609   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
610   // simplify TI based on this knowledge.
611   if (PredDef == TI->getParent()) {
612     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
613     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
614     // can simplify TI.
615     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
616       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
617         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
618         // uncond br.
619         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
620         Value *Cond = BTI->getCondition();
621         // Insert the new branch.
622         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
623
624         // Remove PHI node entries for the dead edge.
625         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
626
627         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
628              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
629
630         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
631         // If condition is now dead, nuke it.
632         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
633           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
634         return true;
635
636       } else {
637         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
638         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
639         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
640         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
641           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
642
643         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
644              << "Through successor TI: " << *TI;
645
646         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
647           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
648             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
649             SI->removeCase(i);
650           }
651
652         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
653         return true;
654       }
655     }
656
657   } else {
658     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
659     // which value (or set of values) this is.
660     ConstantInt *TIV = 0;
661     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
662     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
663       if (PredCases[i].second == TIBB) {
664         if (TIV == 0)
665           TIV = PredCases[i].first;
666         else
667           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
668       }
669     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
670
671     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
672     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
673     BasicBlock *TheRealDest = 0;
674     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
675       if (ThisCases[i].first == TIV) {
676         TheRealDest = ThisCases[i].second;
677         break;
678       }
679
680     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
681     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
682
683     // Remove PHI node entries for dead edges.
684     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
685     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
686       if (*SI != CheckEdge)
687         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
688       else
689         CheckEdge = 0;
690
691     // Insert the new branch.
692     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
693
694     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
695          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
696     Instruction *Cond = 0;
697     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
698       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
699     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
700
701     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
702     return true;
703   }
704   return false;
705 }
706
707 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
708 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
709 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
710 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
711 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
712   BasicBlock *BB = TI->getParent();
713   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
714   assert(CV && "Not a comparison?");
715   bool Changed = false;
716
717   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
718   while (!Preds.empty()) {
719     BasicBlock *Pred = Preds.back();
720     Preds.pop_back();
721
722     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
723     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
724     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
725
726     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
727       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
728       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
729       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
730
731       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
732       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
733
734       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
735       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
736       // build.
737       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
738
739       if (PredDefault == BB) {
740         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
741         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
742         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
743         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
744           if (PredCases[i].second != BB)
745             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
746           else {
747             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
748             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
749             PredCases.pop_back();
750             --i; --e;
751           }
752
753         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
754         if (PredDefault != BBDefault) {
755           PredDefault->removePredecessor(Pred);
756           PredDefault = BBDefault;
757           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
758         }
759         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
760           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
761               BBCases[i].second != BBDefault) {
762             PredCases.push_back(BBCases[i]);
763             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
764           }
765
766       } else {
767         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
768         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
769         // activated.
770         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
771         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
772           if (PredCases[i].second == BB) {
773             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
774             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
775             PredCases.pop_back();
776             --i; --e;
777           }
778
779         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
780         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
781         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
782           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
783             // If this is one we are capable of getting...
784             PredCases.push_back(BBCases[i]);
785             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
786             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
787           }
788
789         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
790         // they must go to the default destination of TI.
791         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
792                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
793           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
794           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
795         }
796       }
797
798       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
799       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
800       // successors.
801       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
802         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
803
804       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
805       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
806                                              PredCases.size(), PTI);
807       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
808         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
809
810       Instruction *DeadCond = 0;
811       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
812         // If PTI is a branch, remember the condition.
813         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
814       Pred->getInstList().erase(PTI);
815
816       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
817       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
818
819       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
820       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
821       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
822       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
823       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
824         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
825           if (InfLoopBlock == 0) {
826             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
827             // or it won't matter if it's hot. :)
828             InfLoopBlock = BasicBlock::Create("infloop", BB->getParent());
829             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
830           }
831           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
832         }
833
834       Changed = true;
835     }
836   }
837   return Changed;
838 }
839
840 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
841 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
842 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
843 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
844   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
845   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
846   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
847   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
848   // identical order.
849   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
850   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
851
852   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
853   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
854       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
855     return false;
856
857   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
858   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
859
860   do {
861     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
862     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
863     if (isa<TerminatorInst>(I1))
864       goto HoistTerminator;
865
866     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
867     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
868     // the now redundant second instruction.
869     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
870     if (!I2->use_empty())
871       I2->replaceAllUsesWith(I1);
872     BB2->getInstList().erase(I2);
873
874     I1 = BB1->begin();
875     I2 = BB2->begin();
876   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
877
878   return true;
879
880 HoistTerminator:
881   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
882   Instruction *NT = I1->clone();
883   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
884   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
885     I1->replaceAllUsesWith(NT);
886     I2->replaceAllUsesWith(NT);
887     NT->takeName(I1);
888   }
889
890   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
891   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
892   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
893   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
894   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
895   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
896     PHINode *PN;
897     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
898          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
899       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
900       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
901       if (BB1V != BB2V) {
902         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
903         // that determines the right value.
904         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
905         if (SI == 0)
906           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
907                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
908         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
909         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
910           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
911             PN->setIncomingValue(i, SI);
912       }
913     }
914   }
915
916   // Update any PHI nodes in our new successors.
917   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
918     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
919
920   BI->eraseFromParent();
921   return true;
922 }
923
924 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
925 /// across this block.
926 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
927   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
928   unsigned Size = 0;
929   
930   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
931   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
932   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
933     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
934     
935     // We can only support instructions that are do not define values that are
936     // live outside of the current basic block.
937     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
938          UI != E; ++UI) {
939       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
940       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
941     }
942     
943     // Looks ok, continue checking.
944   }
945
946   return true;
947 }
948
949 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
950 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
951 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
952 /// ultimate destination.
953 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
954   BasicBlock *BB = BI->getParent();
955   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
956   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
957   // outside of the block.
958   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
959     return false;
960   
961   // Degenerate case of a single entry PHI.
962   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
963     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
964       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
965     else
966       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
967     PN->eraseFromParent();
968     return true;    
969   }
970
971   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
972   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
973   
974   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
975   // constants.
976   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
977     ConstantInt *CB;
978     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
979         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
980       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
981       // branch to RealDest.
982       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
983       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
984       
985       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
986       
987       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
988       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
989       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
990       // the edge we are about to create.
991       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(RealDest->getName()+".critedge",
992                                               RealDest->getParent(), RealDest);
993       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
994       PHINode *PN;
995       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
996            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
997         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
998         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
999       }
1000
1001       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1002       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1003       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1004       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1005       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1006       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1007         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1008           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1009         } else {
1010           // Clone the instruction.
1011           Instruction *N = BBI->clone();
1012           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1013           
1014           // Update operands due to translation.
1015           for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1016             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1017               TranslateMap.find(N->getOperand(i));
1018             if (PI != TranslateMap.end())
1019               N->setOperand(i, PI->second);
1020           }
1021           
1022           // Check for trivial simplification.
1023           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1024             TranslateMap[BBI] = C;
1025             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1026           } else {
1027             // Insert the new instruction into its new home.
1028             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1029             if (!BBI->use_empty())
1030               TranslateMap[BBI] = N;
1031           }
1032         }
1033       }
1034
1035       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1036       // to EdgeBB instead.
1037       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1038       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1039         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1040           BB->removePredecessor(PredBB);
1041           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1042         }
1043       
1044       // Recurse, simplifying any other constants.
1045       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1046     }
1047   }
1048
1049   return false;
1050 }
1051
1052 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1053 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1054 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1055   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1056   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1057   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1058   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1059   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1060   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1061   //
1062   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1063   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1064   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1065   if (!IfCond) return false;
1066   
1067   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1068   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1069   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1070   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1071   // fewer PHI nodes in this block.
1072   unsigned NumPhis = 0;
1073   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1074     if (NumPhis > 2)
1075       return false;
1076   
1077   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1078        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1079   
1080   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1081   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1082   // that need to be moved to the dominating block.
1083   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1084   
1085   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1086   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1087     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1088     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1089       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1090         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1091       else
1092         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1093     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1094                                     &AggressiveInsts) ||
1095                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1096                                     &AggressiveInsts)) {
1097       return false;
1098     }
1099   }
1100   
1101   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1102   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1103   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1104   // worth promoting to select instructions.
1105   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1106   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1107   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1108   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1109     IfBlock1 = Pred;
1110     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1111     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1112          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1113       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1114         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1115         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1116         // flow, so the xform is not worth it.
1117         return false;
1118       }
1119   }
1120     
1121   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1122   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1123     IfBlock2 = Pred;
1124     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1125     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1126          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1127       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1128         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1129         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1130         // flow, so the xform is not worth it.
1131         return false;
1132       }
1133   }
1134       
1135   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1136   // do all of the PHI's now.
1137
1138   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1139   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1140   if (IfBlock1) {
1141     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1142                                    IfBlock1->getInstList(),
1143                                    IfBlock1->begin(),
1144                                    IfBlock1->getTerminator());
1145   }
1146   if (IfBlock2) {
1147     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1148                                    IfBlock2->getInstList(),
1149                                    IfBlock2->begin(),
1150                                    IfBlock2->getTerminator());
1151   }
1152   
1153   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1154     // Change the PHI node into a select instruction.
1155     Value *TrueVal =
1156       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1157     Value *FalseVal =
1158       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1159     
1160     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1161     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1162     NV->takeName(PN);
1163     
1164     BB->getInstList().erase(PN);
1165   }
1166   return true;
1167 }
1168
1169 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1170 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1171 /// introducing a select if the return values disagree.
1172 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1173   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1174   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1175   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1176   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1177   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1178   
1179   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1180   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1181   // computation on one path or the other.
1182   BasicBlock::iterator BBI = TrueRet;
1183   if (BBI != TrueSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1184     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1185   BBI = FalseRet;
1186   if (BBI != FalseSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1187     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1188
1189   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1190   // there is no return value for this function, just change the
1191   // branch into a return.
1192   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1193     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1194     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1195     ReturnInst::Create(0, BI);
1196     BI->eraseFromParent();
1197     return true;
1198   }
1199     
1200   // Otherwise, build up the result values for the new return.
1201   SmallVector<Value*, 4> TrueResult;
1202   SmallVector<Value*, 4> FalseResult;
1203   
1204   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1205     // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1206     // so we can insert a new select instruction.
1207     Value *TrueValue = TrueRet->getOperand(i);
1208     Value *FalseValue = FalseRet->getOperand(i);
1209     
1210     // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1211     if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1212       if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1213         TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1214     if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1215       if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1216         FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1217     
1218     // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1219     // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1220     // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1221     // constant expression that prevents this transformation from being
1222     // safe.
1223     if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast<ConstantExpr>(TrueValue))
1224       if (TCV->canTrap())
1225         return false;
1226     if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast<ConstantExpr>(FalseValue))
1227       if (FCV->canTrap())
1228         return false;
1229     
1230     TrueResult.push_back(TrueValue);
1231     FalseResult.push_back(FalseValue);
1232   }
1233
1234   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1235   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1236   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1237   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1238   
1239   // Insert select instructions where needed.
1240   Value *BrCond = BI->getCondition();
1241   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1242     // Insert a select if the results differ.
1243     if (TrueResult[i] == FalseResult[i] || isa<UndefValue>(FalseResult[i]))
1244       continue;
1245     if (isa<UndefValue>(TrueResult[i])) {
1246       TrueResult[i] = FalseResult[i];
1247       continue;
1248     }
1249     
1250     TrueResult[i] = SelectInst::Create(BrCond, TrueResult[i],
1251                                        FalseResult[i], "retval", BI);
1252   }
1253
1254   Value *RI = ReturnInst::Create(&TrueResult[0], TrueResult.size(), BI);
1255       
1256   DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1257        << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1258        << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1259       
1260   BI->eraseFromParent();
1261   
1262   if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1263     ErasePossiblyDeadInstructionTree(BrCondI);
1264   return true;
1265 }
1266
1267
1268 namespace {
1269   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1270   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1271   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1272   struct ConstantIntOrdering {
1273     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1274       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1275     }
1276   };
1277 }
1278
1279 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1280 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1281 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1282 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1283 //
1284 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1285 //
1286 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1287   bool Changed = false;
1288   Function *M = BB->getParent();
1289
1290   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1291   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1292   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1293          "Can't Simplify entry block!");
1294
1295   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1296   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB)) ||
1297       (*pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB))) {
1298     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1299
1300     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1301     // of their predecessors is going away.
1302     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1303       SI->removePredecessor(BB);
1304
1305     while (!BB->empty()) {
1306       Instruction &I = BB->back();
1307       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1308       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1309       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1310       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1311       // uses, that all uses will eventually be removed.
1312       if (!I.use_empty())
1313         // Make all users of this instruction use undef instead
1314         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1315
1316       // Remove the instruction from the basic block
1317       BB->getInstList().pop_back();
1318     }
1319     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1320     return true;
1321   }
1322
1323   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1324   // away...
1325   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1326
1327   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1328   // eliminate it, do so now.
1329   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1330     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1331       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1332
1333   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1334   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1335   //
1336   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1337   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1338   // and return.
1339   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1340     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1341     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1342       // Find predecessors that end with branches.
1343       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1344       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1345       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1346         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1347         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1348           if (BI->isUnconditional())
1349             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1350           else
1351             CondBranchPreds.push_back(BI);
1352         }
1353       }
1354
1355       // If we found some, do the transformation!
1356       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1357         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1358           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1359           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1360                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1361           UncondBranchPreds.pop_back();
1362           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1363           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1364           Instruction *NewRet = RI->clone();
1365           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1366
1367           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1368           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1369           for (unsigned i = 0, e = NewRet->getNumOperands(); i != e; ++i)
1370             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(i)))
1371               if (PN->getParent() == BB)
1372                 NewRet->setOperand(i, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
1373           
1374           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1375           // longer branch to them.
1376           BB->removePredecessor(Pred);
1377           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1378         }
1379
1380         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1381         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1382           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1383           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1384
1385         return true;
1386       }
1387
1388       // Check out all of the conditional branches going to this return
1389       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1390       // branch itself into a select/return pair.
1391       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1392         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1393         CondBranchPreds.pop_back();
1394
1395         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1396         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1397             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1398             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1399           return true;
1400       }
1401     }
1402   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1403     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1404     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1405     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1406     // predecessor with an unwind.
1407     //
1408     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1409     while (!Preds.empty()) {
1410       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1411       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1412         if (BI->isUnconditional()) {
1413           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1414           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1415           Changed = true;
1416         }
1417       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1418         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1419           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1420           // is now a fall through...
1421           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1422           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1423
1424           // Insert the call now...
1425           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1426           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1427                                           Args.begin(), Args.end(), II->getName(), BI);
1428           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1429           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1430           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1431           II->replaceAllUsesWith(CI);
1432           delete II;
1433           Changed = true;
1434         }
1435
1436       Preds.pop_back();
1437     }
1438
1439     // If this block is now dead, remove it.
1440     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1441       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1442       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1443       return true;
1444     }
1445
1446   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1447     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1448       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1449       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1450       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1451         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1452           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1453
1454       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1455       // away into any preds.
1456       if (SI == &BB->front())
1457         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1458           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1459     }
1460   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1461     if (BI->isUnconditional()) {
1462       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1463       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1464
1465       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1466       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1467           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1468         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1469           return 1;
1470       
1471     } else {  // Conditional branch
1472       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1473         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1474         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1475         // switch.
1476         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1477           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1478             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1479
1480         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1481         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1482         if (&*I == BI ||
1483             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1484              &*++I == BI))
1485           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1486             return SimplifyCFG(BB) | true;
1487       }
1488       
1489       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1490       // through this block if any PHI node entries are constants.
1491       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1492         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1493           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1494             return SimplifyCFG(BB) | true;
1495
1496       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1497       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1498       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1499       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1500       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1501       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1502         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1503         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1504             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1505             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1506             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1507           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1508             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1509               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1510                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1511                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1512                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1513                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1514                   // which allows us to write this code once.
1515                   Value *NewCond =
1516                     BinaryOperator::createNot(PBI->getCondition(),
1517                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1518                   PBI->setCondition(NewCond);
1519                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1520                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1521                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1522                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1523                 }
1524
1525                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1526                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1527                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1528                   // two conditions together.
1529                   Instruction *New = Cond->clone();
1530                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1531                   New->takeName(Cond);
1532                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1533                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1534                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1535                     Instruction::Or : Instruction::And;
1536                   Value *NewCond =
1537                     BinaryOperator::create(Opcode, PBI->getCondition(),
1538                                            New, "bothcond", PBI);
1539                   PBI->setCondition(NewCond);
1540                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1541                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1542                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1543                   }
1544                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1545                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1546                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1547                   }
1548                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1549                 }
1550               }
1551       }
1552
1553       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1554       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1555         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1556           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1557               
1558             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1559             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1560             // this conditional branch redundant.
1561             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1562                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1563               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1564               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1565               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1566                 // Turn this into a branch on constant.
1567                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1568                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1569                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1570               }
1571               
1572               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1573               // that merges in the constant and simplify the block result.
1574               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1575                 PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::Int1Ty,
1576                                                  BI->getCondition()->getName()+".pr",
1577                                                  BB->begin());
1578                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1579                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1580                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1581                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1582                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1583                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1584                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1585                                                         CondIsTrue), *PI);
1586                   } else {
1587                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1588                   }
1589                 
1590                 BI->setCondition(NewPN);
1591                 // This will thread the branch.
1592                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1593               }
1594             }
1595             
1596             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1597             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1598             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1599             if (&BB->front() == BI) {
1600               int PBIOp, BIOp;
1601               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1602                 PBIOp = BIOp = 0;
1603               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1604                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1605               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1606                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1607               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1608                 PBIOp = BIOp = 1;
1609               } else {
1610                 PBIOp = BIOp = -1;
1611               }
1612               
1613               // Check to make sure that the other destination of this branch
1614               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1615               // keep getting unwound.
1616               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1617                 PBIOp = BIOp = -1;
1618               
1619               // Do not perform this transformation if it would require 
1620               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1621               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1622               if (PBIOp != -1) {
1623                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1624            
1625                 unsigned NumPhis = 0;
1626                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1627                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1628                   if (NumPhis > 2) {
1629                     // Disable this xform.
1630                     PBIOp = -1;
1631                     break;
1632                   }
1633                 }
1634               }
1635
1636               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1637               if (PBIOp != -1) {
1638                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1639                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1640
1641                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1642                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1643                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1644                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1645                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1646                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1647                 if (OtherDest == BB)
1648                   OtherDest = CommonDest;
1649                 
1650                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1651                      << "AND: " << *BI->getParent();
1652                                 
1653                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1654                 // it alone, but modify PBI.
1655                 
1656                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1657                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1658                 if (PBIOp)
1659                   PBICond = BinaryOperator::createNot(PBICond,
1660                                                       PBICond->getName()+".not",
1661                                                       PBI);
1662                 Value *BICond = BI->getCondition();
1663                 if (BIOp)
1664                   BICond = BinaryOperator::createNot(BICond,
1665                                                      BICond->getName()+".not",
1666                                                      PBI);
1667                 // Merge the conditions.
1668                 Value *Cond =
1669                   BinaryOperator::createOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1670                 
1671                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1672                 PBI->setCondition(Cond);
1673                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1674                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1675
1676                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1677                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1678                 PHINode *PN;
1679                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1680                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1681                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1682                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1683                 }
1684                 
1685                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1686                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1687                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1688                 // them agree.
1689                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1690                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1691                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1692                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1693                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1694                   if (BIV != PBIV) {
1695                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1696                     Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1697                                                    PBIV->getName()+".mux", PBI);
1698                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1699                   }
1700                 }
1701
1702                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1703
1704                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1705                 // one fewer predecessor.
1706                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1707               }
1708             }
1709           }
1710     }
1711   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1712     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1713     // be removed, do so.
1714     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1715     while (Unreachable != BB->begin()) {
1716       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1717       --BBI;
1718       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1719       // Delete this instruction
1720       BB->getInstList().erase(BBI);
1721       Changed = true;
1722     }
1723
1724     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1725     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1726     if (&BB->front() == Unreachable) {
1727       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1728       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1729         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1730
1731         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1732           if (BI->isUnconditional()) {
1733             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1734               new UnreachableInst(TI);
1735               TI->eraseFromParent();
1736               Changed = true;
1737             }
1738           } else {
1739             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1740               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1741               BI->eraseFromParent();
1742             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1743               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1744               BI->eraseFromParent();
1745               Changed = true;
1746             }
1747           }
1748         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1749           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1750             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1751               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1752               SI->removeCase(i);
1753               --i; --e;
1754               Changed = true;
1755             }
1756           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1757           // destination and make it the default.
1758           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1759             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1760             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1761               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1762
1763             // Find the most popular block.
1764             unsigned MaxPop = 0;
1765             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1766             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1767                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1768               if (I->second > MaxPop) {
1769                 MaxPop = I->second;
1770                 MaxBlock = I->first;
1771               }
1772             }
1773             if (MaxBlock) {
1774               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1775               // edges to it.
1776               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1777               Changed = true;
1778
1779               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1780               // it.
1781               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1782                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1783                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1784
1785               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1786                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1787                   SI->removeCase(i);
1788                   --i; --e;
1789                 }
1790             }
1791           }
1792         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1793           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1794             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1795             // place to note that the call does not throw though.
1796             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1797             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1798
1799             // Insert the call now...
1800             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1801             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1802                                             Args.begin(), Args.end(),
1803                                             II->getName(), BI);
1804             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1805             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1806             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1807             II->replaceAllUsesWith(CI);
1808             delete II;
1809             Changed = true;
1810           }
1811         }
1812       }
1813
1814       // If this block is now dead, remove it.
1815       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1816         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1817         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1818         return true;
1819       }
1820     }
1821   }
1822
1823   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1824   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1825   // if there are no PHI nodes.
1826   //
1827   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1828   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1829   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1830     if (*PI != OnlyPred) {
1831       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1832       break;
1833     }
1834
1835   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1836   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1837       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1838     // Check to see if there is only one distinct successor...
1839     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1840     OnlySucc = BB;
1841     for (; SI != SE; ++SI)
1842       if (*SI != OnlySucc) {
1843         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1844         break;
1845       }
1846   }
1847
1848   if (OnlySucc) {
1849     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1850
1851     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1852     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1853     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1854     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1855     // OnlyPred to OnlySucc.
1856     //
1857     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1858       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1859       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
1860     }
1861
1862     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
1863     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1864
1865     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
1866     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1867
1868     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1869     // source.
1870     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1871
1872     // Inherit predecessors name if it exists.
1873     if (!OnlyPred->hasName())
1874       OnlyPred->takeName(BB);
1875     
1876     // Erase basic block from the function.
1877     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1878
1879     return true;
1880   }
1881
1882   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1883   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1884   // into our predecessor.
1885   if (OnlyPred)
1886     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1887       if (BI->isConditional()) {
1888         // Get the other block.
1889         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1890         PI = pred_begin(OtherBB);
1891         ++PI;
1892         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1893           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1894           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1895           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1896           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1897           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1898         }
1899       }
1900
1901   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1902     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1903       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1904       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1905         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1906         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1907         // 'setne's and'ed together, collect them.
1908         Value *CompVal = 0;
1909         std::vector<ConstantInt*> Values;
1910         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1911         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1912           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1913           // instruction can't handle, remove them now.
1914           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1915           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1916
1917           // Figure out which block is which destination.
1918           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1919           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1920           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1921
1922           // Create the new switch instruction now.
1923           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
1924                                                Values.size(), BI);
1925
1926           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1927           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1928             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1929
1930           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1931           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1932           // the number of edges added.
1933           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1934                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1935             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1936             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1937             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1938               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1939           }
1940
1941           // Erase the old branch instruction.
1942           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1943
1944           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1945           // branch condition.
1946           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1947           return true;
1948         }
1949       }
1950
1951   return Changed;
1952 }