Remove 'unwinds to' support from mainline. This patch undoes r47802 r47989
[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, PredCases.size(), PTI);
806       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
807         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
808
809       Instruction *DeadCond = 0;
810       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
811         // If PTI is a branch, remember the condition.
812         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
813       Pred->getInstList().erase(PTI);
814
815       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
816       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
817
818       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
819       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
820       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
821       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
822       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
823         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
824           if (InfLoopBlock == 0) {
825             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
826             // or it won't matter if it's hot. :)
827             InfLoopBlock = BasicBlock::Create("infloop", BB->getParent());
828             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
829           }
830           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
831         }
832
833       Changed = true;
834     }
835   }
836   return Changed;
837 }
838
839 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
840 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
841 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
842 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
843   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
844   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
845   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
846   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
847   // identical order.
848   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
849   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
850
851   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
852   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
853       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
854     return false;
855
856   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
857   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
858
859   do {
860     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
861     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
862     if (isa<TerminatorInst>(I1))
863       goto HoistTerminator;
864
865     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
866     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
867     // the now redundant second instruction.
868     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
869     if (!I2->use_empty())
870       I2->replaceAllUsesWith(I1);
871     BB2->getInstList().erase(I2);
872
873     I1 = BB1->begin();
874     I2 = BB2->begin();
875   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
876
877   return true;
878
879 HoistTerminator:
880   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
881   Instruction *NT = I1->clone();
882   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
883   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
884     I1->replaceAllUsesWith(NT);
885     I2->replaceAllUsesWith(NT);
886     NT->takeName(I1);
887   }
888
889   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
890   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
891   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
892   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
893   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
894   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
895     PHINode *PN;
896     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
897          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
898       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
899       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
900       if (BB1V != BB2V) {
901         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
902         // that determines the right value.
903         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
904         if (SI == 0)
905           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
906                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
907         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
908         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
909           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
910             PN->setIncomingValue(i, SI);
911       }
912     }
913   }
914
915   // Update any PHI nodes in our new successors.
916   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
917     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
918
919   BI->eraseFromParent();
920   return true;
921 }
922
923 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
924 /// across this block.
925 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
926   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
927   unsigned Size = 0;
928   
929   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
930   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
931   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
932     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
933     
934     // We can only support instructions that are do not define values that are
935     // live outside of the current basic block.
936     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
937          UI != E; ++UI) {
938       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
939       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
940     }
941     
942     // Looks ok, continue checking.
943   }
944
945   return true;
946 }
947
948 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
949 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
950 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
951 /// ultimate destination.
952 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
953   BasicBlock *BB = BI->getParent();
954   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
955   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
956   // outside of the block.
957   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
958     return false;
959   
960   // Degenerate case of a single entry PHI.
961   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
962     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
963       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
964     else
965       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
966     PN->eraseFromParent();
967     return true;    
968   }
969
970   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
971   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
972   
973   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
974   // constants.
975   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
976     ConstantInt *CB;
977     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
978         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
979       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
980       // branch to RealDest.
981       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
982       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
983       
984       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
985       
986       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
987       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
988       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
989       // the edge we are about to create.
990       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(RealDest->getName()+".critedge",
991                                               RealDest->getParent(), RealDest);
992       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
993       PHINode *PN;
994       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
995            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
996         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
997         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
998       }
999
1000       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1001       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1002       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1003       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1004       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1005       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1006         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1007           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1008         } else {
1009           // Clone the instruction.
1010           Instruction *N = BBI->clone();
1011           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1012           
1013           // Update operands due to translation.
1014           for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1015             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1016               TranslateMap.find(N->getOperand(i));
1017             if (PI != TranslateMap.end())
1018               N->setOperand(i, PI->second);
1019           }
1020           
1021           // Check for trivial simplification.
1022           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1023             TranslateMap[BBI] = C;
1024             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1025           } else {
1026             // Insert the new instruction into its new home.
1027             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1028             if (!BBI->use_empty())
1029               TranslateMap[BBI] = N;
1030           }
1031         }
1032       }
1033
1034       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1035       // to EdgeBB instead.
1036       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1037       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1038         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1039           BB->removePredecessor(PredBB);
1040           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1041         }
1042       
1043       // Recurse, simplifying any other constants.
1044       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1045     }
1046   }
1047
1048   return false;
1049 }
1050
1051 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1052 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1053 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1054   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1055   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1056   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1057   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1058   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1059   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1060   //
1061   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1062   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1063   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1064   if (!IfCond) return false;
1065   
1066   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1067   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1068   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1069   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1070   // fewer PHI nodes in this block.
1071   unsigned NumPhis = 0;
1072   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1073     if (NumPhis > 2)
1074       return false;
1075   
1076   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1077        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1078   
1079   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1080   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1081   // that need to be moved to the dominating block.
1082   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1083   
1084   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1085   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1086     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1087     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1088       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1089         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1090       else
1091         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1092     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1093                                     &AggressiveInsts) ||
1094                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1095                                     &AggressiveInsts)) {
1096       return false;
1097     }
1098   }
1099   
1100   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1101   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1102   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1103   // worth promoting to select instructions.
1104   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1105   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1106   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1107   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1108     IfBlock1 = Pred;
1109     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1110     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1111          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1112       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1113         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1114         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1115         // flow, so the xform is not worth it.
1116         return false;
1117       }
1118   }
1119     
1120   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1121   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1122     IfBlock2 = Pred;
1123     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1124     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1125          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1126       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1127         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1128         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1129         // flow, so the xform is not worth it.
1130         return false;
1131       }
1132   }
1133       
1134   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1135   // do all of the PHI's now.
1136
1137   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1138   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1139   if (IfBlock1) {
1140     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1141                                    IfBlock1->getInstList(),
1142                                    IfBlock1->begin(),
1143                                    IfBlock1->getTerminator());
1144   }
1145   if (IfBlock2) {
1146     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1147                                    IfBlock2->getInstList(),
1148                                    IfBlock2->begin(),
1149                                    IfBlock2->getTerminator());
1150   }
1151   
1152   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1153     // Change the PHI node into a select instruction.
1154     Value *TrueVal =
1155       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1156     Value *FalseVal =
1157       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1158     
1159     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1160     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1161     NV->takeName(PN);
1162     
1163     BB->getInstList().erase(PN);
1164   }
1165   return true;
1166 }
1167
1168 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1169 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1170 /// introducing a select if the return values disagree.
1171 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1172   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1173   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1174   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1175   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1176   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1177   
1178   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1179   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1180   // computation on one path or the other.
1181   BasicBlock::iterator BBI = TrueRet;
1182   if (BBI != TrueSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1183     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1184   BBI = FalseRet;
1185   if (BBI != FalseSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1186     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1187
1188   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1189   // there is no return value for this function, just change the
1190   // branch into a return.
1191   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1192     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1193     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1194     ReturnInst::Create(0, BI);
1195     BI->eraseFromParent();
1196     return true;
1197   }
1198     
1199   // Otherwise, build up the result values for the new return.
1200   SmallVector<Value*, 4> TrueResult;
1201   SmallVector<Value*, 4> FalseResult;
1202   
1203   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1204     // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1205     // so we can insert a new select instruction.
1206     Value *TrueValue = TrueRet->getOperand(i);
1207     Value *FalseValue = FalseRet->getOperand(i);
1208     
1209     // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1210     if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1211       if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1212         TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1213     if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1214       if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1215         FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1216     
1217     // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1218     // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1219     // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1220     // constant expression that prevents this transformation from being
1221     // safe.
1222     if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast<ConstantExpr>(TrueValue))
1223       if (TCV->canTrap())
1224         return false;
1225     if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast<ConstantExpr>(FalseValue))
1226       if (FCV->canTrap())
1227         return false;
1228     
1229     TrueResult.push_back(TrueValue);
1230     FalseResult.push_back(FalseValue);
1231   }
1232
1233   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1234   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1235   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1236   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1237   
1238   // Insert select instructions where needed.
1239   Value *BrCond = BI->getCondition();
1240   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1241     // Insert a select if the results differ.
1242     if (TrueResult[i] == FalseResult[i] || isa<UndefValue>(FalseResult[i]))
1243       continue;
1244     if (isa<UndefValue>(TrueResult[i])) {
1245       TrueResult[i] = FalseResult[i];
1246       continue;
1247     }
1248     
1249     TrueResult[i] = SelectInst::Create(BrCond, TrueResult[i],
1250                                        FalseResult[i], "retval", BI);
1251   }
1252
1253   Value *RI = ReturnInst::Create(&TrueResult[0], TrueResult.size(), BI);
1254       
1255   DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1256        << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1257        << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1258       
1259   BI->eraseFromParent();
1260   
1261   if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1262     ErasePossiblyDeadInstructionTree(BrCondI);
1263   return true;
1264 }
1265
1266
1267 namespace {
1268   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1269   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1270   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1271   struct ConstantIntOrdering {
1272     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1273       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1274     }
1275   };
1276 }
1277
1278 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1279 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1280 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1281 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1282 //
1283 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1284 //
1285 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1286   bool Changed = false;
1287   Function *M = BB->getParent();
1288
1289   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1290   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1291   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1292          "Can't Simplify entry block!");
1293
1294   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1295   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB)) ||
1296       (*pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB))) {
1297     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1298
1299     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1300     // of their predecessors is going away.
1301     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1302       SI->removePredecessor(BB);
1303
1304     while (!BB->empty()) {
1305       Instruction &I = BB->back();
1306       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1307       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1308       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1309       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1310       // uses, that all uses will eventually be removed.
1311       if (!I.use_empty())
1312         // Make all users of this instruction use undef instead
1313         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1314
1315       // Remove the instruction from the basic block
1316       BB->getInstList().pop_back();
1317     }
1318     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1319     return true;
1320   }
1321
1322   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1323   // away...
1324   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1325
1326   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1327   // eliminate it, do so now.
1328   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1329     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1330       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1331
1332   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1333   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1334   //
1335   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1336   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1337   // and return.
1338   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1339     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1340     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1341       // Find predecessors that end with branches.
1342       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1343       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1344       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1345         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1346         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1347           if (BI->isUnconditional())
1348             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1349           else
1350             CondBranchPreds.push_back(BI);
1351         }
1352       }
1353
1354       // If we found some, do the transformation!
1355       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1356         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1357           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1358           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1359                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1360           UncondBranchPreds.pop_back();
1361           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1362           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1363           Instruction *NewRet = RI->clone();
1364           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1365
1366           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1367           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1368           if (NewRet->getNumOperands() == 1)
1369             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(0)))
1370               if (PN->getParent() == BB)
1371                 NewRet->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
1372           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1373           // longer branch to them.
1374           BB->removePredecessor(Pred);
1375           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1376         }
1377
1378         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1379         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1380           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1381           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1382
1383         return true;
1384       }
1385
1386       // Check out all of the conditional branches going to this return
1387       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1388       // branch itself into a select/return pair.
1389       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1390         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1391         CondBranchPreds.pop_back();
1392
1393         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1394         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1395             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1396             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1397           return true;
1398       }
1399     }
1400   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1401     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1402     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1403     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1404     // predecessor with an unwind.
1405     //
1406     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1407     while (!Preds.empty()) {
1408       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1409       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1410         if (BI->isUnconditional()) {
1411           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1412           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1413           Changed = true;
1414         }
1415       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1416         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1417           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1418           // is now a fall through...
1419           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1420           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1421
1422           // Insert the call now...
1423           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1424           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1425                                           Args.begin(), Args.end(), II->getName(), BI);
1426           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1427           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1428           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1429           II->replaceAllUsesWith(CI);
1430           delete II;
1431           Changed = true;
1432         }
1433
1434       Preds.pop_back();
1435     }
1436
1437     // If this block is now dead, remove it.
1438     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1439       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1440       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1441       return true;
1442     }
1443
1444   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1445     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1446       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1447       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1448       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1449         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1450           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1451
1452       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1453       // away into any preds.
1454       if (SI == &BB->front())
1455         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1456           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1457     }
1458   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1459     if (BI->isUnconditional()) {
1460       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1461       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1462
1463       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1464       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1465           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1466         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1467           return 1;
1468       
1469     } else {  // Conditional branch
1470       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1471         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1472         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1473         // switch.
1474         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1475           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1476             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1477
1478         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1479         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1480         if (&*I == BI ||
1481             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1482              &*++I == BI))
1483           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1484             return SimplifyCFG(BB) | true;
1485       }
1486       
1487       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1488       // through this block if any PHI node entries are constants.
1489       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1490         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1491           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1492             return SimplifyCFG(BB) | true;
1493
1494       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1495       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1496       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1497       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1498       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1499       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1500         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1501         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1502             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1503             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1504             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1505           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1506             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1507               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1508                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1509                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1510                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1511                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1512                   // which allows us to write this code once.
1513                   Value *NewCond =
1514                     BinaryOperator::createNot(PBI->getCondition(),
1515                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1516                   PBI->setCondition(NewCond);
1517                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1518                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1519                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1520                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1521                 }
1522
1523                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1524                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1525                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1526                   // two conditions together.
1527                   Instruction *New = Cond->clone();
1528                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1529                   New->takeName(Cond);
1530                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1531                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1532                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1533                     Instruction::Or : Instruction::And;
1534                   Value *NewCond =
1535                     BinaryOperator::create(Opcode, PBI->getCondition(),
1536                                            New, "bothcond", PBI);
1537                   PBI->setCondition(NewCond);
1538                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1539                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1540                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1541                   }
1542                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1543                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1544                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1545                   }
1546                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1547                 }
1548               }
1549       }
1550
1551       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1552       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1553         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1554           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1555               
1556             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1557             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1558             // this conditional branch redundant.
1559             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1560                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1561               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1562               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1563               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1564                 // Turn this into a branch on constant.
1565                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1566                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1567                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1568               }
1569               
1570               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1571               // that merges in the constant and simplify the block result.
1572               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1573                 PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::Int1Ty,
1574                                                  BI->getCondition()->getName()+".pr",
1575                                                  BB->begin());
1576                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1577                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1578                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1579                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1580                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1581                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1582                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1583                                                         CondIsTrue), *PI);
1584                   } else {
1585                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1586                   }
1587                 
1588                 BI->setCondition(NewPN);
1589                 // This will thread the branch.
1590                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1591               }
1592             }
1593             
1594             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1595             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1596             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1597             if (&BB->front() == BI) {
1598               int PBIOp, BIOp;
1599               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1600                 PBIOp = BIOp = 0;
1601               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1602                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1603               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1604                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1605               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1606                 PBIOp = BIOp = 1;
1607               } else {
1608                 PBIOp = BIOp = -1;
1609               }
1610               
1611               // Check to make sure that the other destination of this branch
1612               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1613               // keep getting unwound.
1614               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1615                 PBIOp = BIOp = -1;
1616               
1617               // Do not perform this transformation if it would require 
1618               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1619               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1620               if (PBIOp != -1) {
1621                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1622            
1623                 unsigned NumPhis = 0;
1624                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1625                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1626                   if (NumPhis > 2) {
1627                     // Disable this xform.
1628                     PBIOp = -1;
1629                     break;
1630                   }
1631                 }
1632               }
1633
1634               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1635               if (PBIOp != -1) {
1636                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1637                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1638
1639                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1640                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1641                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1642                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1643                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1644                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1645                 if (OtherDest == BB)
1646                   OtherDest = CommonDest;
1647                 
1648                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1649                      << "AND: " << *BI->getParent();
1650                                 
1651                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1652                 // it alone, but modify PBI.
1653                 
1654                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1655                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1656                 if (PBIOp)
1657                   PBICond = BinaryOperator::createNot(PBICond,
1658                                                       PBICond->getName()+".not",
1659                                                       PBI);
1660                 Value *BICond = BI->getCondition();
1661                 if (BIOp)
1662                   BICond = BinaryOperator::createNot(BICond,
1663                                                      BICond->getName()+".not",
1664                                                      PBI);
1665                 // Merge the conditions.
1666                 Value *Cond =
1667                   BinaryOperator::createOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1668                 
1669                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1670                 PBI->setCondition(Cond);
1671                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1672                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1673
1674                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1675                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1676                 PHINode *PN;
1677                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1678                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1679                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1680                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1681                 }
1682                 
1683                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1684                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1685                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1686                 // them agree.
1687                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1688                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1689                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1690                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1691                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1692                   if (BIV != PBIV) {
1693                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1694                     Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1695                                                    PBIV->getName()+".mux", PBI);
1696                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1697                   }
1698                 }
1699
1700                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1701
1702                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1703                 // one fewer predecessor.
1704                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1705               }
1706             }
1707           }
1708     }
1709   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1710     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1711     // be removed, do so.
1712     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1713     while (Unreachable != BB->begin()) {
1714       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1715       --BBI;
1716       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1717       // Delete this instruction
1718       BB->getInstList().erase(BBI);
1719       Changed = true;
1720     }
1721
1722     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1723     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1724     if (&BB->front() == Unreachable) {
1725       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1726       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1727         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1728
1729         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1730           if (BI->isUnconditional()) {
1731             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1732               new UnreachableInst(TI);
1733               TI->eraseFromParent();
1734               Changed = true;
1735             }
1736           } else {
1737             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1738               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1739               BI->eraseFromParent();
1740             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1741               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1742               BI->eraseFromParent();
1743               Changed = true;
1744             }
1745           }
1746         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1747           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1748             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1749               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1750               SI->removeCase(i);
1751               --i; --e;
1752               Changed = true;
1753             }
1754           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1755           // destination and make it the default.
1756           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1757             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1758             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1759               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1760
1761             // Find the most popular block.
1762             unsigned MaxPop = 0;
1763             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1764             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1765                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1766               if (I->second > MaxPop) {
1767                 MaxPop = I->second;
1768                 MaxBlock = I->first;
1769               }
1770             }
1771             if (MaxBlock) {
1772               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1773               // edges to it.
1774               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1775               Changed = true;
1776
1777               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1778               // it.
1779               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1780                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1781                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1782
1783               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1784                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1785                   SI->removeCase(i);
1786                   --i; --e;
1787                 }
1788             }
1789           }
1790         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1791           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1792             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1793             // place to note that the call does not throw though.
1794             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1795             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1796
1797             // Insert the call now...
1798             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1799             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1800                                             Args.begin(), Args.end(),
1801                                             II->getName(), BI);
1802             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1803             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1804             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1805             II->replaceAllUsesWith(CI);
1806             delete II;
1807             Changed = true;
1808           }
1809         }
1810       }
1811
1812       // If this block is now dead, remove it.
1813       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1814         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1815         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1816         return true;
1817       }
1818     }
1819   }
1820
1821   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1822   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1823   // if there are no PHI nodes.
1824   //
1825   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1826   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1827   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1828     if (*PI != OnlyPred) {
1829       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1830       break;
1831     }
1832
1833   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1834   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1835       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1836     // Check to see if there is only one distinct successor...
1837     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1838     OnlySucc = BB;
1839     for (; SI != SE; ++SI)
1840       if (*SI != OnlySucc) {
1841         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1842         break;
1843       }
1844   }
1845
1846   if (OnlySucc) {
1847     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
1848
1849     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1850     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1851     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1852     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1853     // OnlyPred to OnlySucc.
1854     //
1855     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1856       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1857       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
1858     }
1859
1860     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
1861     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1862
1863     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
1864     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1865
1866     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1867     // source.
1868     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1869
1870     // Inherit predecessors name if it exists.
1871     if (!OnlyPred->hasName())
1872       OnlyPred->takeName(BB);
1873     
1874     // Erase basic block from the function.
1875     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1876
1877     return true;
1878   }
1879
1880   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1881   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1882   // into our predecessor.
1883   if (OnlyPred)
1884     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1885       if (BI->isConditional()) {
1886         // Get the other block.
1887         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1888         PI = pred_begin(OtherBB);
1889         ++PI;
1890         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1891           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1892           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1893           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1894           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1895           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1896         }
1897       }
1898
1899   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1900     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1901       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1902       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1903         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1904         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1905         // 'setne's and'ed together, collect them.
1906         Value *CompVal = 0;
1907         std::vector<ConstantInt*> Values;
1908         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1909         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1910           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1911           // instruction can't handle, remove them now.
1912           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1913           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1914
1915           // Figure out which block is which destination.
1916           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1917           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1918           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1919
1920           // Create the new switch instruction now.
1921           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,Values.size(),BI);
1922
1923           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1924           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1925             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1926
1927           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1928           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1929           // the number of edges added.
1930           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1931                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1932             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1933             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1934             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1935               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1936           }
1937
1938           // Erase the old branch instruction.
1939           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1940
1941           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1942           // branch condition.
1943           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1944           return true;
1945         }
1946       }
1947
1948   return Changed;
1949 }