8b81555bc52e3a38ac756367c81a3e7fe803c512
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/Support/CFG.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include <algorithm>
36 #include <set>
37 #include <map>
38 using namespace llvm;
39
40 static cl::opt<bool>
41 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
42        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
43
44 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
45
46 namespace {
47 class SimplifyCFGOpt {
48   const TargetData *const TD;
49
50   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
51   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
52     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
53   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
54                                                      BasicBlock *Pred);
55   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
56
57   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
58   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
59   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
60   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
61   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
62   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
63   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
64
65 public:
66   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
67   bool run(BasicBlock *BB);
68 };
69 }
70
71 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
72 /// terminator instructions together.
73 ///
74 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
75   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
76   
77   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
78   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
79   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
80   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
81   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
82   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
83   
84   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
85     if (SI1Succs.count(*I))
86       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
87            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
88         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
89         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
90             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
91           return false;
92       }
93         
94   return true;
95 }
96
97 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
98 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
99 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
100 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
101 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
102                                   BasicBlock *ExistPred) {
103   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
104   
105   PHINode *PN;
106   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
107        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
108     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
109 }
110
111
112 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
113 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
114 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
115 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
116 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
117 /// be entered if the condition is false.
118 ///
119 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
120 /// instructions in them.
121 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
122                              BasicBlock *&IfFalse) {
123   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
124   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
125          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
126   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
127   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
128
129   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
130   // branches if possible anyway.
131   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
132   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
133   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
134     return 0;
135
136   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
137   // either are.
138   if (Pred2Br->isConditional()) {
139     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
140     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
141     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
142     // probably not profitable.
143     if (Pred1Br->isConditional())
144       return 0;
145
146     std::swap(Pred1, Pred2);
147     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
148   }
149
150   if (Pred1Br->isConditional()) {
151     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
152     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
153     // doesn't dominate BB.
154     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
155       return 0;
156     
157     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
158     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
159     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
160         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
161       IfTrue = Pred1;
162       IfFalse = Pred2;
163     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
164                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
165       IfTrue = Pred2;
166       IfFalse = Pred1;
167     } else {
168       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
169       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
170       return 0;
171     }
172
173     return Pred1Br->getCondition();
174   }
175
176   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
177   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
178   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
179   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
180   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
181     return 0;
182
183   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
184   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
185   if (BI == 0) return 0;
186   
187   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
188   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
189     IfTrue = Pred1;
190     IfFalse = Pred2;
191   } else {
192     IfTrue = Pred2;
193     IfFalse = Pred1;
194   }
195   return BI->getCondition();
196 }
197
198 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
199 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
200 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
201 /// which works well enough for us.
202 ///
203 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
204 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
205 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
206 /// and true is returned.
207 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
208                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts) {
209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
210   if (!I) {
211     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
212     // can be executed unconditionally.
213     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
214       if (C->canTrap())
215         return false;
216     return true;
217   }
218   BasicBlock *PBB = I->getParent();
219
220   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
221   // the bottom of this block.
222   if (PBB == BB) return false;
223
224   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
225   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
226   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
227   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
228   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
229     return true;
230
231   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
232   // instructions in the 'if region'.
233   if (AggressiveInsts == 0) return false;
234   
235   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
236   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
237   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
238   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
239     return false;
240
241   switch (I->getOpcode()) {
242   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
243   case Instruction::Load:
244     // We have to check to make sure there are no instructions before the
245     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
246     // predecessor.
247     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
248       return false;
249     break;
250   case Instruction::GetElementPtr:
251     // GEPs are cheap if all indices are constant.
252     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
253       return false;
254     break;
255   case Instruction::Add:
256   case Instruction::Sub:
257   case Instruction::And:
258   case Instruction::Or:
259   case Instruction::Xor:
260   case Instruction::Shl:
261   case Instruction::LShr:
262   case Instruction::AShr:
263   case Instruction::ICmp:
264     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
265   }
266
267   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
268   // defined in the conditional region.
269   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
270     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
271       return false;
272   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
273   AggressiveInsts->insert(I);
274   return true;
275 }
276
277 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
278 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
279 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
280   // Normal constant int.
281   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
282   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
283     return CI;
284
285   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
286   // ConstantInt if possible.
287   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
288
289   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
290   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
291     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
292
293   // IntToPtr const int.
294   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
295     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
296       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
297         // The constant is very likely to have the right type already.
298         if (CI->getType() == PtrTy)
299           return CI;
300         else
301           return cast<ConstantInt>
302             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
303       }
304   return 0;
305 }
306
307 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
308 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
309 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
310 /// Values vector.
311 static Value *
312 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
313                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
314   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
315   if (I == 0) return 0;
316   
317   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
318   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
319     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
320       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
321         UsedICmps++;
322         Vals.push_back(C);
323         return I->getOperand(0);
324       }
325       
326       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
327       // the set.
328       ConstantRange Span =
329         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
330       
331       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
332       // x != 0 && x != 1.
333       if (!isEQ)
334         Span = Span.inverse();
335       
336       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
337       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
338           // We don't handle wrapped sets yet.
339           Span.isWrappedSet())
340         return 0;
341       
342       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
343         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
344       UsedICmps++;
345       return I->getOperand(0);
346     }
347     return 0;
348   }
349   
350   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
351   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
352     return 0;
353   
354   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
355   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
356   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
357                                           isEQ, UsedICmps)) {
358     unsigned NumVals = Vals.size();
359     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
360     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
361                                             isEQ, UsedICmps)) {
362       if (LHS == RHS)
363         return LHS;
364       Vals.resize(NumVals);
365       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
366     }
367
368     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
369     // set it and return success.
370     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
371       Extra = I->getOperand(1);
372       return LHS;
373     }
374     
375     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
376     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
377     return 0;
378   }
379   
380   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
381   // use LHS as Extra.
382   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
383     Value *OldExtra = Extra;
384     Extra = I->getOperand(0);
385     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
386                                             isEQ, UsedICmps))
387       return RHS;
388     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
389     Extra = OldExtra;
390   }
391   
392   return 0;
393 }
394       
395 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
396   Instruction* Cond = 0;
397   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
398     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
399   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
400     if (BI->isConditional())
401       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
402   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
403     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
404   }
405
406   TI->eraseFromParent();
407   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
408 }
409
410 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
411 /// to see if a value is equal to constant integer value.
412 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
413   Value *CV = 0;
414   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
415     // Do not permit merging of large switch instructions into their
416     // predecessors unless there is only one predecessor.
417     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
418                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
419       CV = SI->getCondition();
420   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
421     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
422       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
423         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
424              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
425             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
426           CV = ICI->getOperand(0);
427
428   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
429   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
430     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
431       CV = PTII->getOperand(0);
432   return CV;
433 }
434
435 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
436 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
437 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
438 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
439                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
440                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
441   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
442     Cases.reserve(SI->getNumCases());
443     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
444       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
445     return SI->getDefaultDest();
446   }
447
448   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
449   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
450   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
451                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
452                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
453   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
454 }
455
456
457 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
458 /// in the list that match the specified block.
459 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
460                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
461   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
462     if (Cases[i].second == BB) {
463       Cases.erase(Cases.begin()+i);
464       --i; --e;
465     }
466 }
467
468 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
469 /// well.
470 static bool
471 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
472               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
473   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
474
475   // Make V1 be smaller than V2.
476   if (V1->size() > V2->size())
477     std::swap(V1, V2);
478
479   if (V1->size() == 0) return false;
480   if (V1->size() == 1) {
481     // Just scan V2.
482     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
483     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
484       if (TheVal == (*V2)[i].first)
485         return true;
486   }
487
488   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
489   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
490   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
491   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
492   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
493     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
494       return true;
495     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
496       ++i1;
497     else
498       ++i2;
499   }
500   return false;
501 }
502
503 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
504 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
505 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
506 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
507 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
508 /// form of jump threading.
509 bool SimplifyCFGOpt::
510 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
511                                               BasicBlock *Pred) {
512   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
513   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
514
515   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
516   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
517   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
518
519   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
520   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
521   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
522                                                         PredCases);
523   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
524
525   // Find information about how control leaves this block.
526   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
527   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
528   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
529
530   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
531   // simplify TI based on this knowledge.
532   if (PredDef == TI->getParent()) {
533     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
534     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
535     // can simplify TI.
536     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
537       return false;
538     
539     if (isa<BranchInst>(TI)) {
540       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
541       // uncond br.
542       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
543       // Insert the new branch.
544       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
545       (void) NI;
546
547       // Remove PHI node entries for the dead edge.
548       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
549
550       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
551            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
552
553       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
554       return true;
555     }
556       
557     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
558     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
559     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
560     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
561       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
562
563     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
564                  << "Through successor TI: " << *TI);
565
566     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
567       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
568         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
569         SI->removeCase(i);
570       }
571
572     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
573     return true;
574   }
575   
576   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
577   // which value (or set of values) this is.
578   ConstantInt *TIV = 0;
579   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
580   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
581     if (PredCases[i].second == TIBB) {
582       if (TIV != 0)
583         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
584       TIV = PredCases[i].first;
585     }
586   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
587
588   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
589   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
590   BasicBlock *TheRealDest = 0;
591   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
592     if (ThisCases[i].first == TIV) {
593       TheRealDest = ThisCases[i].second;
594       break;
595     }
596
597   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
598   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
599
600   // Remove PHI node entries for dead edges.
601   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
602   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
603     if (*SI != CheckEdge)
604       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
605     else
606       CheckEdge = 0;
607
608   // Insert the new branch.
609   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
610   (void) NI;
611
612   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
613             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
614
615   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
616   return true;
617 }
618
619 namespace {
620   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
621   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
622   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
623   struct ConstantIntOrdering {
624     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
625       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
626     }
627   };
628 }
629
630 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
631   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
632   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
633   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
634     return 1;
635   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
636     return 0;
637   return -1;
638 }
639
640 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
641 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
642 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
643 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
644 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
645   BasicBlock *BB = TI->getParent();
646   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
647   assert(CV && "Not a comparison?");
648   bool Changed = false;
649
650   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
651   while (!Preds.empty()) {
652     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
653
654     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
655     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
656     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
657
658     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
659       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
660       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
661       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
662
663       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
664       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
665
666       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
667       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
668       // build.
669       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
670
671       if (PredDefault == BB) {
672         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
673         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
674         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
675         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
676           if (PredCases[i].second != BB)
677             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
678           else {
679             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
680             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
681             PredCases.pop_back();
682             --i; --e;
683           }
684
685         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
686         if (PredDefault != BBDefault) {
687           PredDefault->removePredecessor(Pred);
688           PredDefault = BBDefault;
689           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
690         }
691         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
692           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
693               BBCases[i].second != BBDefault) {
694             PredCases.push_back(BBCases[i]);
695             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
696           }
697
698       } else {
699         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
700         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
701         // activated.
702         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
703         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
704           if (PredCases[i].second == BB) {
705             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
706             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
707             PredCases.pop_back();
708             --i; --e;
709           }
710
711         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
712         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
713         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
714           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
715             // If this is one we are capable of getting...
716             PredCases.push_back(BBCases[i]);
717             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
718             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
719           }
720
721         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
722         // they must go to the default destination of TI.
723         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
724                                     PTIHandled.begin(),
725                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
726           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
727           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
728         }
729       }
730
731       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
732       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
733       // successors.
734       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
735         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
736
737       // Convert pointer to int before we switch.
738       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
739         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
740         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
741                               "magicptr", PTI);
742       }
743
744       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
745       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
746                                              PredCases.size(), PTI);
747       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
748         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
749
750       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
751
752       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
753       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
754       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
755       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
756       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
757         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
758           if (InfLoopBlock == 0) {
759             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
760             // or it won't matter if it's hot. :)
761             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
762                                               "infloop", BB->getParent());
763             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
764           }
765           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
766         }
767
768       Changed = true;
769     }
770   }
771   return Changed;
772 }
773
774 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
775 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
776 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
777 // to put the select in this case.
778 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
779                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
780   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
781     PHINode *PN;
782     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
783          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
784       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
785       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
786       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
787         return false;
788       }
789     }
790   }
791   return true;
792 }
793
794 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
795 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
796 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
797 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
798   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
799   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
800   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
801   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
802   // identical order.
803   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
804   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
805
806   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
807   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
808
809   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
810   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
811     I1 = BB1_Itr++;
812   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
813     I2 = BB2_Itr++;
814   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
815       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
816       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
817     return false;
818
819   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
820   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
821
822   do {
823     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
824     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
825     if (isa<TerminatorInst>(I1))
826       goto HoistTerminator;
827
828     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
829     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
830     // the now redundant second instruction.
831     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
832     if (!I2->use_empty())
833       I2->replaceAllUsesWith(I1);
834     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
835     I2->eraseFromParent();
836
837     I1 = BB1_Itr++;
838     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
839       I1 = BB1_Itr++;
840     I2 = BB2_Itr++;
841     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
842       I2 = BB2_Itr++;
843   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
844            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
845
846   return true;
847
848 HoistTerminator:
849   // It may not be possible to hoist an invoke.
850   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
851     return true;
852
853   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
854   Instruction *NT = I1->clone();
855   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
856   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
857     I1->replaceAllUsesWith(NT);
858     I2->replaceAllUsesWith(NT);
859     NT->takeName(I1);
860   }
861
862   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
863   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
864   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
865   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
866   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
867   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
868     PHINode *PN;
869     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
870          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
871       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
872       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
873       if (BB1V == BB2V) continue;
874       
875       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
876       // that determines the right value.
877       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
878       if (SI == 0)
879         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
880                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
881       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
882       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
883         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
884           PN->setIncomingValue(i, SI);
885     }
886   }
887
888   // Update any PHI nodes in our new successors.
889   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
890     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
891
892   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
893   return true;
894 }
895
896 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
897 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
898 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
899 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
900 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
901   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
902   // terminator) for now.
903   Instruction *HInst = NULL;
904   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
905   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
906        BBI != BBE; ++BBI) {
907     Instruction *I = BBI;
908     // Skip debug info.
909     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
910     if (I == Term) break;
911
912     if (HInst)
913       return false;
914     HInst = I;
915   }
916   if (!HInst)
917     return false;
918
919   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
920   Value *BrCond = BI->getCondition();
921   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
922     return false;
923
924   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
925   // to swap the select operands later.
926   bool Invert = false;
927   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
928     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
929     Invert = true;
930   }
931
932   // Turn
933   // BB:
934   //     %t1 = icmp
935   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
936   // BB1:
937   //     %t3 = add %t2, c
938   //     br label BB2
939   // BB2:
940   // =>
941   // BB:
942   //     %t1 = icmp
943   //     %t4 = add %t2, c
944   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
945   switch (HInst->getOpcode()) {
946   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
947   case Instruction::Add:
948   case Instruction::Sub:
949     // Not worth doing for vector ops.
950     if (HInst->getType()->isVectorTy())
951       return false;
952     break;
953   case Instruction::And:
954   case Instruction::Or:
955   case Instruction::Xor:
956   case Instruction::Shl:
957   case Instruction::LShr:
958   case Instruction::AShr:
959     // Don't mess with vector operations.
960     if (HInst->getType()->isVectorTy())
961       return false;
962     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
963   }
964   
965   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
966   if (HInst->use_empty()) {
967     HInst->eraseFromParent();
968     return true;
969   }
970
971   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
972   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
973   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
974   // select if the condition is false.
975   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
976   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
977   Value *FalseV = NULL;
978   
979   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
980   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
981        UI != E; ++UI) {
982     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
983     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
984     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
985     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
986       return false;
987     PHIUses.push_back(PN);
988     
989     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
990     if (!FalseV)
991       FalseV = PHIV;
992     else if (FalseV != PHIV)
993       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
994   }
995   
996   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
997
998   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
999   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1000   // being sunk into the use block.
1001   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1002        i != e; ++i) {
1003     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1004     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1005         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1006       return false;
1007   }
1008
1009   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1010   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1011   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1012   if (InsertPos != BIParent->begin())
1013     --InsertPos;
1014   // Skip debug info between condition and branch.
1015   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1016     --InsertPos;
1017   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1018     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1019     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1020         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1021       BB1Insns.insert(BB1I);
1022     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1023         UI != UE; ++UI) {
1024       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1025       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1026       
1027       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1028       // branch instruction.
1029       InsertPos = BI;
1030       break;
1031     }
1032   } else
1033     InsertPos = BI;
1034   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1035
1036   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1037   // false value is the previously determined FalseV.
1038   SelectInst *SI;
1039   if (Invert)
1040     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1041                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1042   else
1043     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1044                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1045
1046   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1047   // "if" blocks.
1048   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1049     PHINode *PN = PHIUses[i];
1050     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1051       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1052         PN->setIncomingValue(j, SI);
1053   }
1054
1055   ++NumSpeculations;
1056   return true;
1057 }
1058
1059 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1060 /// across this block.
1061 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1062   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1063   unsigned Size = 0;
1064   
1065   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1066     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1067       continue;
1068     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1069     ++Size;
1070     
1071     // We can only support instructions that do not define values that are
1072     // live outside of the current basic block.
1073     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1074          UI != E; ++UI) {
1075       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1076       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1077     }
1078     
1079     // Looks ok, continue checking.
1080   }
1081
1082   return true;
1083 }
1084
1085 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1086 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1087 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1088 /// ultimate destination.
1089 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1090   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1091   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1092   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1093   // outside of the block.
1094   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1095     return false;
1096   
1097   // Degenerate case of a single entry PHI.
1098   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1099     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1100     return true;    
1101   }
1102
1103   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1104   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1105   
1106   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1107   // constants.
1108   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1109     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1110     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1111     
1112     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1113     // branch to RealDest.
1114     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1115     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1116     
1117     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1118     
1119     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1120     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1121     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1122     // the edge we are about to create.
1123     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1124                                             RealDest->getName()+".critedge",
1125                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1126     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1127     
1128     // Update PHI nodes.
1129     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1130
1131     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1132     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1133     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1134     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1135     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1136     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1137       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1138         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1139         continue;
1140       }
1141       // Clone the instruction.
1142       Instruction *N = BBI->clone();
1143       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1144       
1145       // Update operands due to translation.
1146       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1147            i != e; ++i) {
1148         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1149         if (PI != TranslateMap.end())
1150           *i = PI->second;
1151       }
1152       
1153       // Check for trivial simplification.
1154       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1155         TranslateMap[BBI] = V;
1156         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1157       } else {
1158         // Insert the new instruction into its new home.
1159         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1160         if (!BBI->use_empty())
1161           TranslateMap[BBI] = N;
1162       }
1163     }
1164
1165     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1166     // to EdgeBB instead.
1167     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1168     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1169       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1170         BB->removePredecessor(PredBB);
1171         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1172       }
1173     
1174     // Recurse, simplifying any other constants.
1175     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1176   }
1177
1178   return false;
1179 }
1180
1181 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1182 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1183 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1184   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1185   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1186   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1187   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1188   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1189   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1190   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1191   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1192   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1193   if (!IfCond ||
1194       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1195       isa<ConstantInt>(IfCond))
1196     return false;
1197   
1198   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1199   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1200   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1201   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1202   // fewer PHI nodes in this block.
1203   unsigned NumPhis = 0;
1204   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1205     if (NumPhis > 2)
1206       return false;
1207   
1208   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1209   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1210   // that need to be moved to the dominating block.
1211   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1212   
1213   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1214     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1215     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1216       PN->replaceAllUsesWith(V);
1217       PN->eraseFromParent();
1218       continue;
1219     }
1220     
1221     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1222         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1223       return false;
1224   }
1225   
1226   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1227   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1228   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1229   if (PN == 0) return true;
1230   
1231   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1232   // often be turned into switches and other things.
1233   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1234       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1235        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1236        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1237     return false;
1238   
1239   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1240   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1241   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1242   // worth promoting to select instructions.
1243   BasicBlock *DomBlock = 0;
1244   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1245   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1246   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1247     IfBlock1 = 0;
1248   } else {
1249     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1250     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1251       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1252         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1253         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1254         // flow, so the xform is not worth it.
1255         return false;
1256       }
1257   }
1258     
1259   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1260     IfBlock2 = 0;
1261   } else {
1262     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1263     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1264       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1265         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1266         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1267         // flow, so the xform is not worth it.
1268         return false;
1269       }
1270   }
1271   
1272   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1273                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1274       
1275   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1276   // do all of the PHI's now.
1277   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1278   
1279   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1280   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1281   if (IfBlock1)
1282     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1283                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1284                                    IfBlock1->getTerminator());
1285   if (IfBlock2)
1286     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1287                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1288                                    IfBlock2->getTerminator());
1289   
1290   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1291     // Change the PHI node into a select instruction.
1292     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1293     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1294     
1295     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1296     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1297     NV->takeName(PN);
1298     PN->eraseFromParent();
1299   }
1300   
1301   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1302   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1303   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1304   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1305   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1306   OldTI->eraseFromParent();
1307   return true;
1308 }
1309
1310 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1311 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1312 /// introducing a select if the return values disagree.
1313 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1314   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1315   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1316   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1317   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1318   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1319   
1320   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1321   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1322   // computation on one path or the other.
1323   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1324     return false;
1325   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1326     return false;
1327
1328   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1329   // there is no return value for this function, just change the
1330   // branch into a return.
1331   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1332     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1333     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1334     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1335     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1336     return true;
1337   }
1338     
1339   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1340   // so we can insert a new select instruction.
1341   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1342   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1343   
1344   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1345   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1346     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1347       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1348   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1349     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1350       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1351   
1352   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1353   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1354   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1355   // constant expression that prevents this transformation from being
1356   // safe.
1357   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1358     if (TCV->canTrap())
1359       return false;
1360   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1361     if (FCV->canTrap())
1362       return false;
1363   
1364   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1365   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1366   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1367   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1368   
1369   // Insert select instructions where needed.
1370   Value *BrCond = BI->getCondition();
1371   if (TrueValue) {
1372     // Insert a select if the results differ.
1373     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1374     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1375       TrueValue = FalseValue;
1376     } else {
1377       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1378                                      FalseValue, "retval", BI);
1379     }
1380   }
1381
1382   Value *RI = !TrueValue ?
1383               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1384               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1385   (void) RI;
1386       
1387   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1388                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1389                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1390       
1391   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1392
1393   return true;
1394 }
1395
1396 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1397 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1398 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1399 /// destination.
1400 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1401   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1402   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1403   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1404     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1405   return false;
1406   
1407   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1408   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1409   // must be at the front of the block.
1410   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1411   // Ignore dbg intrinsics.
1412   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1413     ++FrontIt;
1414     
1415   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1416   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1417   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1418   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1419   Instruction *BonusInst = 0;
1420   if (&*FrontIt != Cond &&
1421       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1422       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1423     BonusInst = &*FrontIt;
1424     ++FrontIt;
1425   }
1426   
1427   // Only a single bonus inst is allowed.
1428   if (&*FrontIt != Cond)
1429     return false;
1430   
1431   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1432   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1433   // Ingore dbg intrinsics.
1434   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1435     ++CondIt;
1436   if (&*CondIt != BI) {
1437     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1438     return false;
1439   }
1440
1441   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1442   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1443   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1444     if (CE->canTrap())
1445       return false;
1446   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1447     if (CE->canTrap())
1448       return false;
1449   
1450   
1451   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1452   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1453   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1454   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1455     return false;
1456   
1457   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1458     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1459     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1460     
1461     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1462     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1463     // blocks.
1464     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1465         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1466       continue;
1467     
1468     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1469     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1470     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1471     // out-of-order core by speculating them earlier.
1472     if (BonusInst) {
1473       // Collect the values used by the bonus inst
1474       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1475       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1476            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1477         Value* V = *OI;
1478         if (!isa<Constant>(V))
1479           UsedValues.insert(V);
1480       }
1481
1482       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1483       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1484       
1485       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1486       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1487       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1488       while (!Worklist.empty()) {
1489         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1490         Worklist.pop_back();
1491         
1492         if (Pair.second >= 4) continue;
1493         UsedValues.erase(Pair.first);
1494         if (UsedValues.empty()) break;
1495         
1496         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1497           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1498                OI != OE; ++OI)
1499             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1500         }       
1501       }
1502       
1503       if (!UsedValues.empty()) return false;
1504     }
1505     
1506     Instruction::BinaryOps Opc;
1507     bool InvertPredCond = false;
1508
1509     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1510       Opc = Instruction::Or;
1511     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1512       Opc = Instruction::And;
1513     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1514       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1515     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1516       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1517     else
1518       continue;
1519
1520     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1521     
1522     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1523     if (InvertPredCond) {
1524       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1525       
1526       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1527         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1528         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1529       } else {
1530         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1531                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1532       }
1533       
1534       PBI->setCondition(NewCond);
1535       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1536       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1537       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1538       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1539     }
1540     
1541     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1542     Instruction *NewBonus = 0;
1543     if (BonusInst) {
1544       NewBonus = BonusInst->clone();
1545       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1546       NewBonus->takeName(BonusInst);
1547       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1548     }
1549     
1550     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1551     // two conditions together.
1552     Instruction *New = Cond->clone();
1553     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1554     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1555     New->takeName(Cond);
1556     Cond->setName(New->getName()+".old");
1557     
1558     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1559                                             New, "or.cond", PBI);
1560     PBI->setCondition(NewCond);
1561     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1562       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1563       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1564     }
1565     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1566       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1567       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1568     }
1569     return true;
1570   }
1571   return false;
1572 }
1573
1574 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1575 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1576 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1577 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1578 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1579   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1580   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1581
1582   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1583   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1584   // this conditional branch redundant.
1585   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1586       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1587     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1588     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1589     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1590       // Turn this into a branch on constant.
1591       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1592       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1593                                         CondIsTrue));
1594       return true;  // Nuke the branch on constant.
1595     }
1596     
1597     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1598     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1599     // simplifycfg will thread the block.
1600     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1601       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1602       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1603                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1604                                        BB->begin());
1605       NewPN->reserveOperandSpace(std::distance(PB, PE));
1606       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1607       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1608       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1609       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1610         BasicBlock *P = *PI;
1611         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1612             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1613             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1614             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1615           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1616           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1617                                               CondIsTrue), P);
1618         } else {
1619           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1620         }
1621       }
1622       
1623       BI->setCondition(NewPN);
1624       return true;
1625     }
1626   }
1627   
1628   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1629   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1630   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1631   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1632   // Ignore dbg intrinsics.
1633   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1634     ++BBI;
1635   if (&*BBI != BI)
1636     return false;
1637
1638   
1639   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1640     if (CE->canTrap())
1641       return false;
1642   
1643   int PBIOp, BIOp;
1644   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1645     PBIOp = BIOp = 0;
1646   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1647     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1648   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1649     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1650   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1651     PBIOp = BIOp = 1;
1652   else
1653     return false;
1654     
1655   // Check to make sure that the other destination of this branch
1656   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1657   // keep getting unwound.
1658   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1659     return false;
1660     
1661   // Do not perform this transformation if it would require 
1662   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1663   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1664   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1665       
1666   unsigned NumPhis = 0;
1667   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1668        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1669     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1670       return false;
1671     
1672   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1673   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1674   
1675   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1676                << "AND: " << *BI->getParent());
1677   
1678   
1679   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1680   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1681   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1682   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1683   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1684   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1685   // infinite loop with no cond branch.
1686   if (OtherDest == BB) {
1687     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1688     // or it won't matter if it's hot. :)
1689     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1690                                                   "infloop", BB->getParent());
1691     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1692     OtherDest = InfLoopBlock;
1693   }  
1694   
1695   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1696   
1697   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1698   // it alone, but modify PBI.
1699   
1700   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1701   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1702   if (PBIOp)
1703     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1704                                         PBICond->getName()+".not",
1705                                         PBI);
1706   Value *BICond = BI->getCondition();
1707   if (BIOp)
1708     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1709                                        BICond->getName()+".not",
1710                                        PBI);
1711   // Merge the conditions.
1712   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1713   
1714   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1715   PBI->setCondition(Cond);
1716   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1717   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1718   
1719   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1720   // block that are identical to the entries for BI's block.
1721   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1722   
1723   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1724   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1725   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1726   // them agree.
1727   PHINode *PN;
1728   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1729        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1730     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1731     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1732     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1733     if (BIV != PBIV) {
1734       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1735       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1736                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1737       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1738     }
1739   }
1740   
1741   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1742   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1743   
1744   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1745   // one fewer predecessor.
1746   return true;
1747 }
1748
1749 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1750 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1751 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1752 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1753 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1754 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1755                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1756   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1757   // First, figure out which successors to preserve.
1758   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1759   // successor.
1760   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1761   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1762
1763   // Then remove the rest.
1764   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1765     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1766     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1767     if (Succ == KeepEdge1)
1768       KeepEdge1 = 0;
1769     else if (Succ == KeepEdge2)
1770       KeepEdge2 = 0;
1771     else
1772       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1773   }
1774
1775   // Insert an appropriate new terminator.
1776   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1777     if (TrueBB == FalseBB)
1778       // We were only looking for one successor, and it was present.
1779       // Create an unconditional branch to it.
1780       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1781     else
1782       // We found both of the successors we were looking for.
1783       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1784       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1785   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1786     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1787     // terminator must be unreachable.
1788     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1789   } else {
1790     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1791     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1792     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1793     if (KeepEdge1 == 0)
1794       // Only TrueBB was found.
1795       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1796     else
1797       // Only FalseBB was found.
1798       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1799   }
1800
1801   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1802   return true;
1803 }
1804
1805 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1806 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1807 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1808 // unconditional otherwise.
1809 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1810   // Check for constant integer values in the select.
1811   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1812   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1813   if (!TrueVal || !FalseVal)
1814     return false;
1815
1816   // Find the relevant condition and destinations.
1817   Value *Condition = Select->getCondition();
1818   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1819   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1820
1821   // Perform the actual simplification.
1822   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1823 }
1824
1825 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1826 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1827 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1828 // with
1829 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1830 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1831   // Check that both operands of the select are block addresses.
1832   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1833   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1834   if (!TBA || !FBA)
1835     return false;
1836
1837   // Extract the actual blocks.
1838   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1839   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1840
1841   // Perform the actual simplification.
1842   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1843 }
1844
1845 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1846 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1847 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1848 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1849 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1850 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1851 /// like:
1852 ///
1853 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1854 /// DEFAULT:
1855 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1856 ///   br label %end
1857 /// end:
1858 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1859 /// 
1860 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1861 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1862 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1863                                                   const TargetData *TD) {
1864   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1865   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1866   // complex.
1867   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1868
1869   Value *V = ICI->getOperand(0);
1870   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1871   
1872   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1873   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1874   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1875   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1876   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1877   
1878   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1879   if (SI->getCondition() != V)
1880     return false;
1881   
1882   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1883   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1884   // away.
1885   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1886     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1887     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1888     ICI->setOperand(0, VVal);
1889     
1890     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1891       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1892       ICI->eraseFromParent();
1893     }
1894     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1895     return SimplifyCFG(BB) | true;
1896   }
1897   
1898   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1899   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1900   // and zap it.
1901   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1902     Value *V;
1903     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1904       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1905     else
1906       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1907     
1908     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1909     ICI->eraseFromParent();
1910     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1911     return SimplifyCFG(BB) | true;
1912   }
1913   
1914   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1915   // the block.
1916   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1917   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1918   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1919       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1920     return false;
1921
1922   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1923   // true in the PHI.
1924   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1925   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1926
1927   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1928     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1929
1930   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1931   // false depending on if it is EQ or NE.
1932   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1933   ICI->eraseFromParent();
1934
1935   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1936   // the switch to the merge point on the compared value.
1937   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1938                                          BB->getParent(), BB);
1939   SI->addCase(Cst, NewBB);
1940   
1941   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1942   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1943   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1944   return true;
1945 }
1946
1947 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1948 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1949 /// fold it into a switch instruction if so.
1950 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1951   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1952   if (Cond == 0) return false;
1953   
1954   
1955   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1956   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1957   // 'setne's and'ed together, collect them.
1958   Value *CompVal = 0;
1959   std::vector<ConstantInt*> Values;
1960   bool TrueWhenEqual = true;
1961   Value *ExtraCase = 0;
1962   unsigned UsedICmps = 0;
1963   
1964   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1965     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
1966                                      UsedICmps);
1967   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1968     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
1969                                      UsedICmps);
1970     TrueWhenEqual = false;
1971   }
1972   
1973   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1974   if (CompVal == 0) return false;
1975
1976   // Avoid turning single icmps into a switch.
1977   if (UsedICmps <= 1)
1978     return false;
1979
1980   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1981   // instruction can't handle, remove them now.
1982   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
1983   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1984   
1985   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
1986   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
1987   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
1988   
1989   // Figure out which block is which destination.
1990   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1991   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1992   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1993   
1994   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1995   
1996   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
1997                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
1998   
1999   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2000   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2001   // right before the condbr to handle it.
2002   if (ExtraCase) {
2003     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2004     // Remove the uncond branch added to the old block.
2005     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2006     
2007     if (TrueWhenEqual)
2008       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
2009     else
2010       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
2011       
2012     OldTI->eraseFromParent();
2013     
2014     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2015     // for the edge we just added.
2016     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2017     
2018     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2019           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2020     BB = NewBB;
2021   }
2022   
2023   // Convert pointer to int before we switch.
2024   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2025     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2026     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2027                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2028                                "magicptr", BI);
2029   }
2030   
2031   // Create the new switch instruction now.
2032   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
2033   
2034   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2035   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2036     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2037   
2038   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2039   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2040   // the number of edges added.
2041   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2042        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2043     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2044     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2045     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2046       PN->addIncoming(InVal, BB);
2047   }
2048   
2049   // Erase the old branch instruction.
2050   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2051   
2052   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2053   return true;
2054 }
2055
2056 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2057   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2058   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2059   
2060   // Find predecessors that end with branches.
2061   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2062   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2063   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2064     BasicBlock *P = *PI;
2065     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2066     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2067       if (BI->isUnconditional())
2068         UncondBranchPreds.push_back(P);
2069       else
2070         CondBranchPreds.push_back(BI);
2071     }
2072   }
2073   
2074   // If we found some, do the transformation!
2075   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2076     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2077       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2078       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2079             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2080       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2081     }
2082     
2083     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2084     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2085       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2086       BB->eraseFromParent();
2087     
2088     return true;
2089   }
2090   
2091   // Check out all of the conditional branches going to this return
2092   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2093   // branch itself into a select/return pair.
2094   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2095     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2096     
2097     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2098     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2099         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2100         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2101       return true;
2102   }
2103   return false;
2104 }
2105
2106 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2107   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2108   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2109   // destination with call instructions.
2110   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2111   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2112
2113   bool Changed = false;
2114   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2115   while (!Preds.empty()) {
2116     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2117     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2118     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2119       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2120       // is now a fall through.
2121       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2122       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2123       
2124       // Insert the call now.
2125       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2126       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2127                                       Args.begin(), Args.end(),
2128                                       II->getName(), BI);
2129       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2130       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2131       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2132       II->replaceAllUsesWith(CI);
2133       delete II;
2134       Changed = true;
2135     }
2136     
2137     Preds.pop_back();
2138   }
2139   
2140   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2141   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2142       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2143     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2144     BB->eraseFromParent();
2145     return true;
2146   }
2147   
2148   return Changed;  
2149 }
2150
2151 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2152   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2153   
2154   bool Changed = false;
2155   
2156   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2157   // be removed, do so.
2158   while (UI != BB->begin()) {
2159     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2160     --BBI;
2161     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2162     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2163     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2164     
2165     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2166       if (SI->isVolatile())
2167         break;
2168     
2169     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2170       if (LI->isVolatile())
2171         break;
2172     
2173     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2174     if (!BBI->use_empty())
2175       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2176     BBI->eraseFromParent();
2177     Changed = true;
2178   }
2179   
2180   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2181   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2182   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2183   
2184   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2185   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2186     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2187     
2188     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2189       if (BI->isUnconditional()) {
2190         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2191           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2192           TI->eraseFromParent();
2193           Changed = true;
2194         }
2195       } else {
2196         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2197           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2198           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2199         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2200           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2201           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2202           Changed = true;
2203         }
2204       }
2205     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2206       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2207         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2208           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2209           SI->removeCase(i);
2210           --i; --e;
2211           Changed = true;
2212         }
2213       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2214       // destination and make it the default.
2215       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2216         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2217         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2218           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2219               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2220           if (entry.first == 0) {
2221             entry.first = 1;
2222             entry.second = i;
2223           } else {
2224             entry.first++;
2225           }
2226         }
2227
2228         // Find the most popular block.
2229         unsigned MaxPop = 0;
2230         unsigned MaxIndex = 0;
2231         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2232         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2233              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2234           if (I->second.first > MaxPop || 
2235               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2236             MaxPop = I->second.first;
2237             MaxIndex = I->second.second;
2238             MaxBlock = I->first;
2239           }
2240         }
2241         if (MaxBlock) {
2242           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2243           // edges to it.
2244           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2245           Changed = true;
2246           
2247           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2248           // it.
2249           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2250             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2251               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2252           
2253           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2254             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2255               SI->removeCase(i);
2256               --i; --e;
2257             }
2258         }
2259       }
2260     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2261       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2262         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2263         // place to note that the call does not throw though.
2264         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2265         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2266         
2267         // Insert the call now...
2268         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2269         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2270                                         Args.begin(), Args.end(),
2271                                         II->getName(), BI);
2272         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2273         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2274         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2275         II->replaceAllUsesWith(CI);
2276         delete II;
2277         Changed = true;
2278       }
2279     }
2280   }
2281   
2282   // If this block is now dead, remove it.
2283   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2284       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2285     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2286     BB->eraseFromParent();
2287     return true;
2288   }
2289
2290   return Changed;
2291 }
2292
2293 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2294 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2295 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2296   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2297
2298   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2299   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2300   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2301   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2302     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2303       return false;
2304     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2305   }
2306   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2307
2308   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2309   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2310   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2311     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2312       return false;
2313   }
2314
2315   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2316   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2317
2318   Value *Sub = SI->getCondition();
2319   if (!Offset->isNullValue())
2320     Sub = BinaryOperator::CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off", SI);
2321   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2322   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2323
2324   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2325   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2326        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2327     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2328       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2329   }
2330   SI->eraseFromParent();
2331
2332   return true;
2333 }
2334
2335 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2336   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2337   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2338     return false;
2339
2340   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2341
2342   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2343   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2344   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2345     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2346       return SimplifyCFG(BB) | true;
2347
2348   Value *Cond = SI->getCondition();
2349   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2350     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2351       return SimplifyCFG(BB) | true;
2352
2353   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2354   // away into any preds.
2355   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2356   // Ignore dbg intrinsics.
2357   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2358     ++BBI;
2359   if (SI == &*BBI)
2360     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2361       return SimplifyCFG(BB) | true;
2362
2363   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2364   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2365     return SimplifyCFG(BB) | true;
2366   
2367   return false;
2368 }
2369
2370 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2371   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2372   bool Changed = false;
2373   
2374   // Eliminate redundant destinations.
2375   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2376   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2377     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2378     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2379       Dest->removePredecessor(BB);
2380       IBI->removeDestination(i);
2381       --i; --e;
2382       Changed = true;
2383     }
2384   } 
2385
2386   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2387     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2388     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2389     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2390     return true;
2391   }
2392   
2393   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2394     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2395     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2396     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2397     return true;
2398   }
2399   
2400   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2401     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2402       return SimplifyCFG(BB) | true;
2403   }
2404   return Changed;
2405 }
2406
2407 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2408   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2409   
2410   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2411   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2412   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2413       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2414     return true;
2415   
2416   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2417   // against a constant, try to simplify the block.
2418   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2419     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2420       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2421         ;
2422       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2423         return true;
2424     }
2425   
2426   return false;
2427 }
2428
2429
2430 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2431   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2432   
2433   // Conditional branch
2434   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2435     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2436     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2437     // switch.
2438     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2439       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2440         return SimplifyCFG(BB) | true;
2441     
2442     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2443     // Ignore dbg intrinsics.
2444     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2445     // Ignore dbg intrinsics.
2446     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2447       ++I;
2448     if (&*I == BI) {
2449       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2450         return SimplifyCFG(BB) | true;
2451     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2452       ++I;
2453       // Ignore dbg intrinsics.
2454       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2455         ++I;
2456       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2457         return SimplifyCFG(BB) | true;
2458     }
2459   }
2460   
2461   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2462   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2463     return true;
2464   
2465   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2466   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2467   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2468   // can hoist it up to the branching block.
2469   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2470     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2471       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2472         return SimplifyCFG(BB) | true;
2473     } else {
2474       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2475       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2476       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2477       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2478           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2479         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2480           return SimplifyCFG(BB) | true;
2481     }
2482   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2483     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2484     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2485     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2486     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2487         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2488       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2489         return SimplifyCFG(BB) | true;
2490   }
2491   
2492   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2493   // through this block if any PHI node entries are constants.
2494   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2495     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2496       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2497         return SimplifyCFG(BB) | true;
2498   
2499   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2500   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2501   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2502   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2503     return SimplifyCFG(BB) | true;
2504   
2505   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2506   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2507     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2508       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2509         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2510           return SimplifyCFG(BB) | true;
2511
2512   return false;
2513 }
2514
2515 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2516   bool Changed = false;
2517
2518   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2519   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2520
2521   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2522   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2523   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2524        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2525       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2526     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2527     DeleteDeadBlock(BB);
2528     return true;
2529   }
2530
2531   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2532   // away...
2533   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2534
2535   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2536   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2537
2538   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2539   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2540   // if there are no PHI nodes.
2541   //
2542   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2543     return true;
2544   
2545   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2546   // eliminate it, do so now.
2547   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2548     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2549       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2550
2551   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2552     if (BI->isUnconditional()) {
2553       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2554     } else {
2555       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2556     }
2557   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2558     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2559   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2560     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2561   } else if (UnreachableInst *UI =
2562                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2563     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2564   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2565     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2566   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2567                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2568     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2569   }
2570
2571   return Changed;
2572 }
2573
2574 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2575 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2576 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2577 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2578 ///
2579 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2580   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2581 }