93d814357608b0039079a40f84041d0785db6735
[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::Add:
251   case Instruction::Sub:
252   case Instruction::And:
253   case Instruction::Or:
254   case Instruction::Xor:
255   case Instruction::Shl:
256   case Instruction::LShr:
257   case Instruction::AShr:
258   case Instruction::ICmp:
259     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
260   }
261
262   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
263   // defined in the conditional region.
264   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
265     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
266       return false;
267   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
268   AggressiveInsts->insert(I);
269   return true;
270 }
271
272 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
273 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
274 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
275   // Normal constant int.
276   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
277   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
278     return CI;
279
280   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
281   // ConstantInt if possible.
282   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
283
284   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
285   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
286     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
287
288   // IntToPtr const int.
289   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
290     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
291       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
292         // The constant is very likely to have the right type already.
293         if (CI->getType() == PtrTy)
294           return CI;
295         else
296           return cast<ConstantInt>
297             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
298       }
299   return 0;
300 }
301
302 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
303 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
304 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
305 /// Values vector.
306 static Value *
307 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
308                        const TargetData *TD, bool isEQ) {
309   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
310   if (I == 0) return 0;
311   
312   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
313   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
314     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
315       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
316         Vals.push_back(C);
317         return I->getOperand(0);
318       }
319       
320       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
321       // the set.
322       ConstantRange Span =
323         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
324       
325       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
326       // x != 0 && x != 1.
327       if (!isEQ)
328         Span = Span.inverse();
329       
330       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
331       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
332           // We don't handle wrapped sets yet.
333           Span.isWrappedSet())
334         return 0;
335       
336       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
337         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
338       return I->getOperand(0);
339     }
340     return 0;
341   }
342   
343   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
344   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
345     return 0;
346   
347   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
348   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
349                                           isEQ)) {
350     unsigned NumVals = Vals.size();
351     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
352                                             isEQ)) {
353       if (LHS == RHS)
354         return LHS;
355       Vals.resize(NumVals);
356     }
357
358     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
359     // set it and return success.
360     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
361       Extra = I->getOperand(1);
362       return LHS;
363     }
364     
365     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
366     return 0;
367   }
368   
369   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
370   // use LHS as Extra.
371   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
372     Value *OldExtra = Extra;
373     Extra = I->getOperand(0);
374     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
375                                             isEQ))
376       return RHS;
377     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
378     Extra = OldExtra;
379   }
380   
381   return 0;
382 }
383       
384 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
385   Instruction* Cond = 0;
386   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
387     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
388   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
389     if (BI->isConditional())
390       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
391   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
392     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
393   }
394
395   TI->eraseFromParent();
396   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
397 }
398
399 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
400 /// to see if a value is equal to constant integer value.
401 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
402   Value *CV = 0;
403   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
404     // Do not permit merging of large switch instructions into their
405     // predecessors unless there is only one predecessor.
406     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
407                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
408       CV = SI->getCondition();
409   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
410     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
411       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
412         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
413              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
414             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
415           CV = ICI->getOperand(0);
416
417   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
418   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
419     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
420       CV = PTII->getOperand(0);
421   return CV;
422 }
423
424 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
425 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
426 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
427 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
428                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
429                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
430   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
431     Cases.reserve(SI->getNumCases());
432     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
433       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
434     return SI->getDefaultDest();
435   }
436
437   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
438   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
439   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
440                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
441                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
442   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
443 }
444
445
446 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
447 /// in the list that match the specified block.
448 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
449                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
450   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
451     if (Cases[i].second == BB) {
452       Cases.erase(Cases.begin()+i);
453       --i; --e;
454     }
455 }
456
457 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
458 /// well.
459 static bool
460 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
461               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
462   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
463
464   // Make V1 be smaller than V2.
465   if (V1->size() > V2->size())
466     std::swap(V1, V2);
467
468   if (V1->size() == 0) return false;
469   if (V1->size() == 1) {
470     // Just scan V2.
471     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
472     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
473       if (TheVal == (*V2)[i].first)
474         return true;
475   }
476
477   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
478   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
479   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
480   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
481   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
482     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
483       return true;
484     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
485       ++i1;
486     else
487       ++i2;
488   }
489   return false;
490 }
491
492 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
493 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
494 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
495 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
496 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
497 /// form of jump threading.
498 bool SimplifyCFGOpt::
499 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
500                                               BasicBlock *Pred) {
501   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
502   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
503
504   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
505   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
506   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
507
508   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
509   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
510   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
511                                                         PredCases);
512   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
513
514   // Find information about how control leaves this block.
515   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
516   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
517   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
518
519   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
520   // simplify TI based on this knowledge.
521   if (PredDef == TI->getParent()) {
522     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
523     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
524     // can simplify TI.
525     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
526       return false;
527     
528     if (isa<BranchInst>(TI)) {
529       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
530       // uncond br.
531       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
532       // Insert the new branch.
533       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
534       (void) NI;
535
536       // Remove PHI node entries for the dead edge.
537       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
538
539       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
540            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
541
542       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
543       return true;
544     }
545       
546     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
547     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
548     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
549     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
550       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
551
552     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
553                  << "Through successor TI: " << *TI);
554
555     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
556       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
557         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
558         SI->removeCase(i);
559       }
560
561     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
562     return true;
563   }
564   
565   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
566   // which value (or set of values) this is.
567   ConstantInt *TIV = 0;
568   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
569   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
570     if (PredCases[i].second == TIBB) {
571       if (TIV != 0)
572         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
573       TIV = PredCases[i].first;
574     }
575   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
576
577   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
578   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
579   BasicBlock *TheRealDest = 0;
580   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
581     if (ThisCases[i].first == TIV) {
582       TheRealDest = ThisCases[i].second;
583       break;
584     }
585
586   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
587   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
588
589   // Remove PHI node entries for dead edges.
590   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
591   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
592     if (*SI != CheckEdge)
593       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
594     else
595       CheckEdge = 0;
596
597   // Insert the new branch.
598   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
599   (void) NI;
600
601   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
602             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
603
604   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
605   return true;
606 }
607
608 namespace {
609   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
610   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
611   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
612   struct ConstantIntOrdering {
613     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
614       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
615     }
616   };
617 }
618
619 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
620   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
621   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
622   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
623     return 1;
624   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
625     return 0;
626   return -1;
627 }
628
629 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
630 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
631 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
632 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
633 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
634   BasicBlock *BB = TI->getParent();
635   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
636   assert(CV && "Not a comparison?");
637   bool Changed = false;
638
639   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
640   while (!Preds.empty()) {
641     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
642
643     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
644     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
645     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
646
647     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
648       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
649       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
650       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
651
652       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
653       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
654
655       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
656       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
657       // build.
658       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
659
660       if (PredDefault == BB) {
661         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
662         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
663         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
664         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
665           if (PredCases[i].second != BB)
666             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
667           else {
668             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
669             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
670             PredCases.pop_back();
671             --i; --e;
672           }
673
674         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
675         if (PredDefault != BBDefault) {
676           PredDefault->removePredecessor(Pred);
677           PredDefault = BBDefault;
678           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
679         }
680         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
681           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
682               BBCases[i].second != BBDefault) {
683             PredCases.push_back(BBCases[i]);
684             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
685           }
686
687       } else {
688         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
689         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
690         // activated.
691         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
692         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
693           if (PredCases[i].second == BB) {
694             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
695             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
696             PredCases.pop_back();
697             --i; --e;
698           }
699
700         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
701         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
702         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
703           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
704             // If this is one we are capable of getting...
705             PredCases.push_back(BBCases[i]);
706             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
707             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
708           }
709
710         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
711         // they must go to the default destination of TI.
712         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
713                                     PTIHandled.begin(),
714                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
715           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
716           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
717         }
718       }
719
720       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
721       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
722       // successors.
723       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
724         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
725
726       // Convert pointer to int before we switch.
727       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
728         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
729         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
730                               "magicptr", PTI);
731       }
732
733       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
734       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
735                                              PredCases.size(), PTI);
736       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
737         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
738
739       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
740
741       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
742       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
743       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
744       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
745       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
746         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
747           if (InfLoopBlock == 0) {
748             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
749             // or it won't matter if it's hot. :)
750             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
751                                               "infloop", BB->getParent());
752             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
753           }
754           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
755         }
756
757       Changed = true;
758     }
759   }
760   return Changed;
761 }
762
763 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
764 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
765 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
766 // to put the select in this case.
767 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
768                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
769   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
770     PHINode *PN;
771     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
772          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
773       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
774       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
775       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
776         return false;
777       }
778     }
779   }
780   return true;
781 }
782
783 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
784 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
785 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
786 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
787   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
788   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
789   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
790   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
791   // identical order.
792   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
793   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
794
795   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
796   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
797
798   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
799   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
800     I1 = BB1_Itr++;
801   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
802     I2 = BB2_Itr++;
803   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
804       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
805       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
806     return false;
807
808   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
809   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
810
811   do {
812     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
813     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
814     if (isa<TerminatorInst>(I1))
815       goto HoistTerminator;
816
817     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
818     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
819     // the now redundant second instruction.
820     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
821     if (!I2->use_empty())
822       I2->replaceAllUsesWith(I1);
823     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
824     I2->eraseFromParent();
825
826     I1 = BB1_Itr++;
827     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
828       I1 = BB1_Itr++;
829     I2 = BB2_Itr++;
830     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
831       I2 = BB2_Itr++;
832   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
833            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
834
835   return true;
836
837 HoistTerminator:
838   // It may not be possible to hoist an invoke.
839   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
840     return true;
841
842   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
843   Instruction *NT = I1->clone();
844   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
845   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
846     I1->replaceAllUsesWith(NT);
847     I2->replaceAllUsesWith(NT);
848     NT->takeName(I1);
849   }
850
851   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
852   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
853   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
854   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
855   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
856   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
857     PHINode *PN;
858     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
859          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
860       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
861       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
862       if (BB1V == BB2V) continue;
863       
864       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
865       // that determines the right value.
866       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
867       if (SI == 0)
868         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
869                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
870       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
871       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
872         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
873           PN->setIncomingValue(i, SI);
874     }
875   }
876
877   // Update any PHI nodes in our new successors.
878   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
879     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
880
881   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
882   return true;
883 }
884
885 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
886 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
887 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
888 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
889 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
890   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
891   // terminator) for now.
892   Instruction *HInst = NULL;
893   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
894   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
895        BBI != BBE; ++BBI) {
896     Instruction *I = BBI;
897     // Skip debug info.
898     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
899     if (I == Term) break;
900
901     if (HInst)
902       return false;
903     HInst = I;
904   }
905   if (!HInst)
906     return false;
907
908   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
909   Value *BrCond = BI->getCondition();
910   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
911     return false;
912
913   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
914   // to swap the select operands later.
915   bool Invert = false;
916   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
917     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
918     Invert = true;
919   }
920
921   // Turn
922   // BB:
923   //     %t1 = icmp
924   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
925   // BB1:
926   //     %t3 = add %t2, c
927   //     br label BB2
928   // BB2:
929   // =>
930   // BB:
931   //     %t1 = icmp
932   //     %t4 = add %t2, c
933   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
934   switch (HInst->getOpcode()) {
935   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
936   case Instruction::Add:
937   case Instruction::Sub:
938     // Not worth doing for vector ops.
939     if (HInst->getType()->isVectorTy())
940       return false;
941     break;
942   case Instruction::And:
943   case Instruction::Or:
944   case Instruction::Xor:
945   case Instruction::Shl:
946   case Instruction::LShr:
947   case Instruction::AShr:
948     // Don't mess with vector operations.
949     if (HInst->getType()->isVectorTy())
950       return false;
951     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
952   }
953   
954   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
955   if (HInst->use_empty()) {
956     HInst->eraseFromParent();
957     return true;
958   }
959
960   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
961   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
962   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
963   // select if the condition is false.
964   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
965   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
966   Value *FalseV = NULL;
967   
968   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
969   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
970        UI != E; ++UI) {
971     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
972     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
973     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
974     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
975       return false;
976     PHIUses.push_back(PN);
977     
978     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
979     if (!FalseV)
980       FalseV = PHIV;
981     else if (FalseV != PHIV)
982       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
983   }
984   
985   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
986
987   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
988   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
989   // being sunk into the use block.
990   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
991        i != e; ++i) {
992     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
993     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
994         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
995       return false;
996   }
997
998   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
999   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1000   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1001   if (InsertPos != BIParent->begin())
1002     --InsertPos;
1003   // Skip debug info between condition and branch.
1004   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1005     --InsertPos;
1006   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1007     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1008     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1009         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1010       BB1Insns.insert(BB1I);
1011     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1012         UI != UE; ++UI) {
1013       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1014       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1015       
1016       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1017       // branch instruction.
1018       InsertPos = BI;
1019       break;
1020     }
1021   } else
1022     InsertPos = BI;
1023   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1024
1025   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1026   // false value is the previously determined FalseV.
1027   SelectInst *SI;
1028   if (Invert)
1029     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1030                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1031   else
1032     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1033                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1034
1035   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1036   // "if" blocks.
1037   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1038     PHINode *PN = PHIUses[i];
1039     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1040       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1041         PN->setIncomingValue(j, SI);
1042   }
1043
1044   ++NumSpeculations;
1045   return true;
1046 }
1047
1048 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1049 /// across this block.
1050 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1051   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1052   unsigned Size = 0;
1053   
1054   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1055     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1056       continue;
1057     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1058     ++Size;
1059     
1060     // We can only support instructions that do not define values that are
1061     // live outside of the current basic block.
1062     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1063          UI != E; ++UI) {
1064       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1065       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1066     }
1067     
1068     // Looks ok, continue checking.
1069   }
1070
1071   return true;
1072 }
1073
1074 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1075 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1076 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1077 /// ultimate destination.
1078 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1079   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1080   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1081   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1082   // outside of the block.
1083   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1084     return false;
1085   
1086   // Degenerate case of a single entry PHI.
1087   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1088     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1089     return true;    
1090   }
1091
1092   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1093   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1094   
1095   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1096   // constants.
1097   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1098     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1099     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1100     
1101     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1102     // branch to RealDest.
1103     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1104     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1105     
1106     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1107     
1108     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1109     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1110     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1111     // the edge we are about to create.
1112     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1113                                             RealDest->getName()+".critedge",
1114                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1115     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1116     
1117     // Update PHI nodes.
1118     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1119
1120     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1121     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1122     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1123     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1124     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1125     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1126       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1127         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1128         continue;
1129       }
1130       // Clone the instruction.
1131       Instruction *N = BBI->clone();
1132       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1133       
1134       // Update operands due to translation.
1135       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1136            i != e; ++i) {
1137         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1138         if (PI != TranslateMap.end())
1139           *i = PI->second;
1140       }
1141       
1142       // Check for trivial simplification.
1143       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1144         TranslateMap[BBI] = V;
1145         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1146       } else {
1147         // Insert the new instruction into its new home.
1148         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1149         if (!BBI->use_empty())
1150           TranslateMap[BBI] = N;
1151       }
1152     }
1153
1154     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1155     // to EdgeBB instead.
1156     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1157     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1158       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1159         BB->removePredecessor(PredBB);
1160         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1161       }
1162     
1163     // Recurse, simplifying any other constants.
1164     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1165   }
1166
1167   return false;
1168 }
1169
1170 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1171 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1172 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1173   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1174   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1175   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1176   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1177   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1178   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1179   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1180   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1181   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1182   if (!IfCond ||
1183       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1184       isa<ConstantInt>(IfCond))
1185     return false;
1186   
1187   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1188   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1189   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1190   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1191   // fewer PHI nodes in this block.
1192   unsigned NumPhis = 0;
1193   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1194     if (NumPhis > 2)
1195       return false;
1196   
1197   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1198   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1199   // that need to be moved to the dominating block.
1200   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1201   
1202   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1203     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1204     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1205       PN->replaceAllUsesWith(V);
1206       PN->eraseFromParent();
1207       continue;
1208     }
1209     
1210     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1211         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1212       return false;
1213   }
1214   
1215   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1216   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1217   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1218   if (PN == 0) return true;
1219   
1220   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1221   // often be turned into switches and other things.
1222   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1223       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1224        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1225        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1226     return false;
1227   
1228   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1229   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1230   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1231   // worth promoting to select instructions.
1232   BasicBlock *DomBlock = 0;
1233   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1234   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1235   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1236     IfBlock1 = 0;
1237   } else {
1238     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1239     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1240       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1241         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1242         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1243         // flow, so the xform is not worth it.
1244         return false;
1245       }
1246   }
1247     
1248   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1249     IfBlock2 = 0;
1250   } else {
1251     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1252     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1253       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1254         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1255         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1256         // flow, so the xform is not worth it.
1257         return false;
1258       }
1259   }
1260   
1261   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1262                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1263       
1264   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1265   // do all of the PHI's now.
1266   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1267   
1268   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1269   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1270   if (IfBlock1)
1271     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1272                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1273                                    IfBlock1->getTerminator());
1274   if (IfBlock2)
1275     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1276                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1277                                    IfBlock2->getTerminator());
1278   
1279   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1280     // Change the PHI node into a select instruction.
1281     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1282     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1283     
1284     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1285     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1286     NV->takeName(PN);
1287     PN->eraseFromParent();
1288   }
1289   
1290   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1291   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1292   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1293   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1294   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1295   OldTI->eraseFromParent();
1296   return true;
1297 }
1298
1299 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1300 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1301 /// introducing a select if the return values disagree.
1302 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1303   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1304   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1305   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1306   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1307   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1308   
1309   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1310   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1311   // computation on one path or the other.
1312   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1313     return false;
1314   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1315     return false;
1316
1317   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1318   // there is no return value for this function, just change the
1319   // branch into a return.
1320   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1321     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1322     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1323     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1324     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1325     return true;
1326   }
1327     
1328   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1329   // so we can insert a new select instruction.
1330   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1331   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1332   
1333   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1334   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1335     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1336       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1337   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1338     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1339       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1340   
1341   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1342   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1343   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1344   // constant expression that prevents this transformation from being
1345   // safe.
1346   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1347     if (TCV->canTrap())
1348       return false;
1349   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1350     if (FCV->canTrap())
1351       return false;
1352   
1353   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1354   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1355   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1356   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1357   
1358   // Insert select instructions where needed.
1359   Value *BrCond = BI->getCondition();
1360   if (TrueValue) {
1361     // Insert a select if the results differ.
1362     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1363     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1364       TrueValue = FalseValue;
1365     } else {
1366       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1367                                      FalseValue, "retval", BI);
1368     }
1369   }
1370
1371   Value *RI = !TrueValue ?
1372               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1373               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1374   (void) RI;
1375       
1376   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1377                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1378                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1379       
1380   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1381
1382   return true;
1383 }
1384
1385 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1386 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1387 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1388 /// destination.
1389 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1390   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1391   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1392   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1393     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1394   return false;
1395   
1396   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1397   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1398   // must be at the front of the block.
1399   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1400   // Ignore dbg intrinsics.
1401   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1402     ++FrontIt;
1403     
1404   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1405   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1406   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1407   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1408   Instruction *BonusInst = 0;
1409   if (&*FrontIt != Cond &&
1410       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1411       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1412     BonusInst = &*FrontIt;
1413     ++FrontIt;
1414   }
1415   
1416   // Only a single bonus inst is allowed.
1417   if (&*FrontIt != Cond)
1418     return false;
1419   
1420   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1421   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1422   // Ingore dbg intrinsics.
1423   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1424     ++CondIt;
1425   if (&*CondIt != BI) {
1426     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1427     return false;
1428   }
1429
1430   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1431   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1432   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1433     if (CE->canTrap())
1434       return false;
1435   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1436     if (CE->canTrap())
1437       return false;
1438   
1439   
1440   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1441   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1442   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1443   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1444     return false;
1445   
1446   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1447     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1448     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1449     
1450     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1451     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1452     // blocks.
1453     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1454         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1455       continue;
1456     
1457     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1458     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1459     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1460     // out-of-order core by speculating them earlier.
1461     if (BonusInst) {
1462       // Collect the values used by the bonus inst
1463       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1464       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1465            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1466         Value* V = *OI;
1467         if (!isa<Constant>(V))
1468           UsedValues.insert(V);
1469       }
1470
1471       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1472       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1473       
1474       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1475       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1476       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1477       while (!Worklist.empty()) {
1478         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1479         Worklist.pop_back();
1480         
1481         if (Pair.second >= 4) continue;
1482         UsedValues.erase(Pair.first);
1483         if (UsedValues.empty()) break;
1484         
1485         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1486           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1487                OI != OE; ++OI)
1488             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1489         }       
1490       }
1491       
1492       if (!UsedValues.empty()) return false;
1493     }
1494     
1495     Instruction::BinaryOps Opc;
1496     bool InvertPredCond = false;
1497
1498     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1499       Opc = Instruction::Or;
1500     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1501       Opc = Instruction::And;
1502     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1503       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1504     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1505       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1506     else
1507       continue;
1508
1509     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1510     
1511     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1512     if (InvertPredCond) {
1513       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1514       
1515       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1516         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1517         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1518       } else {
1519         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1520                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1521       }
1522       
1523       PBI->setCondition(NewCond);
1524       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1525       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1526       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1527       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1528     }
1529     
1530     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1531     Instruction *NewBonus = 0;
1532     if (BonusInst) {
1533       NewBonus = BonusInst->clone();
1534       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1535       NewBonus->takeName(BonusInst);
1536       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1537     }
1538     
1539     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1540     // two conditions together.
1541     Instruction *New = Cond->clone();
1542     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1543     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1544     New->takeName(Cond);
1545     Cond->setName(New->getName()+".old");
1546     
1547     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1548                                             New, "or.cond", PBI);
1549     PBI->setCondition(NewCond);
1550     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1551       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1552       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1553     }
1554     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1555       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1556       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1557     }
1558     return true;
1559   }
1560   return false;
1561 }
1562
1563 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1564 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1565 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1566 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1567 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1568   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1569   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1570
1571   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1572   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1573   // this conditional branch redundant.
1574   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1575       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1576     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1577     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1578     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1579       // Turn this into a branch on constant.
1580       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1581       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1582                                         CondIsTrue));
1583       return true;  // Nuke the branch on constant.
1584     }
1585     
1586     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1587     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1588     // simplifycfg will thread the block.
1589     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1590       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1591                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1592                                        BB->begin());
1593       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1594       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1595       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1596       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1597         BasicBlock *P = *PI;
1598         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1599             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1600             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1601             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1602           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1603           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1604                                               CondIsTrue), P);
1605         } else {
1606           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1607         }
1608       }
1609       
1610       BI->setCondition(NewPN);
1611       return true;
1612     }
1613   }
1614   
1615   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1616   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1617   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1618   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1619   // Ignore dbg intrinsics.
1620   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1621     ++BBI;
1622   if (&*BBI != BI)
1623     return false;
1624
1625   
1626   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1627     if (CE->canTrap())
1628       return false;
1629   
1630   int PBIOp, BIOp;
1631   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1632     PBIOp = BIOp = 0;
1633   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1634     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1635   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1636     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1637   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1638     PBIOp = BIOp = 1;
1639   else
1640     return false;
1641     
1642   // Check to make sure that the other destination of this branch
1643   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1644   // keep getting unwound.
1645   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1646     return false;
1647     
1648   // Do not perform this transformation if it would require 
1649   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1650   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1651   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1652       
1653   unsigned NumPhis = 0;
1654   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1655        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1656     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1657       return false;
1658     
1659   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1660   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1661   
1662   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1663                << "AND: " << *BI->getParent());
1664   
1665   
1666   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1667   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1668   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1669   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1670   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1671   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1672   // infinite loop with no cond branch.
1673   if (OtherDest == BB) {
1674     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1675     // or it won't matter if it's hot. :)
1676     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1677                                                   "infloop", BB->getParent());
1678     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1679     OtherDest = InfLoopBlock;
1680   }  
1681   
1682   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1683   
1684   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1685   // it alone, but modify PBI.
1686   
1687   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1688   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1689   if (PBIOp)
1690     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1691                                         PBICond->getName()+".not",
1692                                         PBI);
1693   Value *BICond = BI->getCondition();
1694   if (BIOp)
1695     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1696                                        BICond->getName()+".not",
1697                                        PBI);
1698   // Merge the conditions.
1699   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1700   
1701   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1702   PBI->setCondition(Cond);
1703   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1704   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1705   
1706   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1707   // block that are identical to the entries for BI's block.
1708   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1709   
1710   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1711   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1712   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1713   // them agree.
1714   PHINode *PN;
1715   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1716        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1717     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1718     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1719     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1720     if (BIV != PBIV) {
1721       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1722       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1723                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1724       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1725     }
1726   }
1727   
1728   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1729   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1730   
1731   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1732   // one fewer predecessor.
1733   return true;
1734 }
1735
1736 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1737 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1738 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1739 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1740 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1741 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1742                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1743   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1744   // First, figure out which successors to preserve.
1745   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1746   // successor.
1747   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1748   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1749
1750   // Then remove the rest.
1751   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1752     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1753     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1754     if (Succ == KeepEdge1)
1755       KeepEdge1 = 0;
1756     else if (Succ == KeepEdge2)
1757       KeepEdge2 = 0;
1758     else
1759       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1760   }
1761
1762   // Insert an appropriate new terminator.
1763   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1764     if (TrueBB == FalseBB)
1765       // We were only looking for one successor, and it was present.
1766       // Create an unconditional branch to it.
1767       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1768     else
1769       // We found both of the successors we were looking for.
1770       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1771       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1772   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1773     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1774     // terminator must be unreachable.
1775     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1776   } else {
1777     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1778     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1779     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1780     if (KeepEdge1 == 0)
1781       // Only TrueBB was found.
1782       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1783     else
1784       // Only FalseBB was found.
1785       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1786   }
1787
1788   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1789   return true;
1790 }
1791
1792 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1793 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1794 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1795 // with
1796 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1797 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1798   // Check that both operands of the select are block addresses.
1799   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1800   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1801   if (!TBA || !FBA)
1802     return false;
1803
1804   // Extract the actual blocks.
1805   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1806   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1807
1808   // Perform the actual simplification.
1809   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1810 }
1811
1812 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1813 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1814 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1815 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1816 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1817 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1818 /// like:
1819 ///
1820 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1821 /// DEFAULT:
1822 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1823 ///   br label %end
1824 /// end:
1825 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1826 /// 
1827 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1828 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1829 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1830                                                   const TargetData *TD) {
1831   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1832   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1833   // complex.
1834   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1835
1836   Value *V = ICI->getOperand(0);
1837   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1838   
1839   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1840   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1841   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1842   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1843   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1844   
1845   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1846   if (SI->getCondition() != V)
1847     return false;
1848   
1849   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1850   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1851   // away.
1852   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1853     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1854     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1855     ICI->setOperand(0, VVal);
1856     
1857     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1858       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1859       ICI->eraseFromParent();
1860     }
1861     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1862     return SimplifyCFG(BB) | true;
1863   }
1864   
1865   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1866   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1867   // and zap it.
1868   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1869     Value *V;
1870     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1871       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1872     else
1873       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1874     
1875     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1876     ICI->eraseFromParent();
1877     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1878     return SimplifyCFG(BB) | true;
1879   }
1880   
1881   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1882   // the block.
1883   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1884   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1885   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1886       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1887     return false;
1888
1889   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1890   // true in the PHI.
1891   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1892   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1893
1894   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1895     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1896
1897   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1898   // false depending on if it is EQ or NE.
1899   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1900   ICI->eraseFromParent();
1901
1902   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1903   // the switch to the merge point on the compared value.
1904   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1905                                          BB->getParent(), BB);
1906   SI->addCase(Cst, NewBB);
1907   
1908   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1909   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1910   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1911   return true;
1912 }
1913
1914 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1915 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1916 /// fold it into a switch instruction if so.
1917 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1918   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1919   if (Cond == 0) return false;
1920   
1921   
1922   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1923   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1924   // 'setne's and'ed together, collect them.
1925   Value *CompVal = 0;
1926   std::vector<ConstantInt*> Values;
1927   bool TrueWhenEqual = true;
1928   Value *ExtraCase = 0;
1929   
1930   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1931     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true);
1932   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1933     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false);
1934     TrueWhenEqual = false;
1935   }
1936   
1937   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1938   if (CompVal == 0) return false;
1939
1940   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1941   // instruction can't handle, remove them now.
1942   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
1943   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1944   
1945   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
1946   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
1947   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
1948   
1949   // Figure out which block is which destination.
1950   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1951   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1952   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1953   
1954   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1955   
1956   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
1957                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
1958   
1959   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
1960   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
1961   // right before the condbr to handle it.
1962   if (ExtraCase) {
1963     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
1964     // Remove the uncond branch added to the old block.
1965     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
1966     
1967     if (TrueWhenEqual)
1968       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
1969     else
1970       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
1971       
1972     OldTI->eraseFromParent();
1973     
1974     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
1975     // for the edge we just added.
1976     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
1977     
1978     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
1979           << "\nEXTRABB = " << *BB);
1980     BB = NewBB;
1981   }
1982   
1983   // Convert pointer to int before we switch.
1984   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
1985     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
1986     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
1987                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
1988                                "magicptr", BI);
1989   }
1990   
1991   // Create the new switch instruction now.
1992   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
1993   
1994   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1995   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1996     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1997   
1998   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1999   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2000   // the number of edges added.
2001   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2002        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2003     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2004     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2005     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2006       PN->addIncoming(InVal, BB);
2007   }
2008   
2009   // Erase the old branch instruction.
2010   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2011   
2012   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2013   return true;
2014 }
2015
2016 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2017   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2018   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2019   
2020   // Find predecessors that end with branches.
2021   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2022   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2023   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2024     BasicBlock *P = *PI;
2025     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2026     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2027       if (BI->isUnconditional())
2028         UncondBranchPreds.push_back(P);
2029       else
2030         CondBranchPreds.push_back(BI);
2031     }
2032   }
2033   
2034   // If we found some, do the transformation!
2035   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2036     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2037       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2038       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2039             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2040       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2041     }
2042     
2043     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2044     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2045       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2046       BB->eraseFromParent();
2047     
2048     return true;
2049   }
2050   
2051   // Check out all of the conditional branches going to this return
2052   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2053   // branch itself into a select/return pair.
2054   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2055     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2056     
2057     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2058     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2059         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2060         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2061       return true;
2062   }
2063   return false;
2064 }
2065
2066 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2067   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2068   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2069   // destination with call instructions.
2070   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2071   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2072
2073   bool Changed = false;
2074   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2075   while (!Preds.empty()) {
2076     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2077     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2078     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2079       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2080       // is now a fall through.
2081       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2082       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2083       
2084       // Insert the call now.
2085       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2086       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2087                                       Args.begin(), Args.end(),
2088                                       II->getName(), BI);
2089       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2090       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2091       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2092       II->replaceAllUsesWith(CI);
2093       delete II;
2094       Changed = true;
2095     }
2096     
2097     Preds.pop_back();
2098   }
2099   
2100   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2101   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2102       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2103     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2104     BB->eraseFromParent();
2105     return true;
2106   }
2107   
2108   return Changed;  
2109 }
2110
2111 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2112   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2113   
2114   bool Changed = false;
2115   
2116   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2117   // be removed, do so.
2118   while (UI != BB->begin()) {
2119     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2120     --BBI;
2121     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2122     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2123     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2124     
2125     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2126       if (SI->isVolatile())
2127         break;
2128     
2129     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2130       if (LI->isVolatile())
2131         break;
2132     
2133     // Delete this instruction
2134     BBI->eraseFromParent();
2135     Changed = true;
2136   }
2137   
2138   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2139   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2140   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2141   
2142   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2143   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2144     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2145     
2146     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2147       if (BI->isUnconditional()) {
2148         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2149           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2150           TI->eraseFromParent();
2151           Changed = true;
2152         }
2153       } else {
2154         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2155           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2156           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2157         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2158           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2159           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2160           Changed = true;
2161         }
2162       }
2163     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2164       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2165         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2166           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2167           SI->removeCase(i);
2168           --i; --e;
2169           Changed = true;
2170         }
2171       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2172       // destination and make it the default.
2173       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2174         std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
2175         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2176           Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
2177         
2178         // Find the most popular block.
2179         unsigned MaxPop = 0;
2180         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2181         for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
2182              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2183           if (I->second > MaxPop) {
2184             MaxPop = I->second;
2185             MaxBlock = I->first;
2186           }
2187         }
2188         if (MaxBlock) {
2189           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2190           // edges to it.
2191           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2192           Changed = true;
2193           
2194           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2195           // it.
2196           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2197             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2198               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2199           
2200           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2201             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2202               SI->removeCase(i);
2203               --i; --e;
2204             }
2205         }
2206       }
2207     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2208       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2209         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2210         // place to note that the call does not throw though.
2211         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2212         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2213         
2214         // Insert the call now...
2215         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2216         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2217                                         Args.begin(), Args.end(),
2218                                         II->getName(), BI);
2219         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2220         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2221         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2222         II->replaceAllUsesWith(CI);
2223         delete II;
2224         Changed = true;
2225       }
2226     }
2227   }
2228   
2229   // If this block is now dead, remove it.
2230   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2231       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2232     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2233     BB->eraseFromParent();
2234     return true;
2235   }
2236
2237   return Changed;
2238 }
2239
2240 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2241 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2242 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2243   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2244
2245   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2246   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2247   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2248   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2249     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2250       return false;
2251     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2252   }
2253   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2254
2255   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2256   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2257   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2258     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2259       return false;
2260   }
2261
2262   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2263   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2264
2265   Value *Sub = BinaryOperator::CreateAdd(SI->getCondition(), Offset, "off", SI);
2266   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2267   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2268
2269   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2270   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2271        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2272     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2273       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2274   }
2275   SI->eraseFromParent();
2276
2277   return true;
2278 }
2279
2280 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2281   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2282   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2283     return false;
2284
2285   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2286
2287   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2288   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2289   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2290     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2291       return SimplifyCFG(BB) | true;
2292   
2293   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2294   // away into any preds.
2295   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2296   // Ignore dbg intrinsics.
2297   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2298     ++BBI;
2299   if (SI == &*BBI)
2300     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2301       return SimplifyCFG(BB) | true;
2302
2303   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2304   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2305     return SimplifyCFG(BB) | true;
2306   
2307   return false;
2308 }
2309
2310 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2311   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2312   bool Changed = false;
2313   
2314   // Eliminate redundant destinations.
2315   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2316   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2317     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2318     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2319       Dest->removePredecessor(BB);
2320       IBI->removeDestination(i);
2321       --i; --e;
2322       Changed = true;
2323     }
2324   } 
2325
2326   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2327     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2328     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2329     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2330     return true;
2331   }
2332   
2333   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2334     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2335     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2336     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2337     return true;
2338   }
2339   
2340   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2341     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2342       return SimplifyCFG(BB) | true;
2343   }
2344   return Changed;
2345 }
2346
2347 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2348   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2349   
2350   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2351   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2352   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2353       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2354     return true;
2355   
2356   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2357   // against a constant, try to simplify the block.
2358   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2359     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2360       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2361         ;
2362       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2363         return true;
2364     }
2365   
2366   return false;
2367 }
2368
2369
2370 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2371   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2372   
2373   // Conditional branch
2374   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2375     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2376     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2377     // switch.
2378     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2379       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2380         return SimplifyCFG(BB) | true;
2381     
2382     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2383     // Ignore dbg intrinsics.
2384     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2385     // Ignore dbg intrinsics.
2386     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2387       ++I;
2388     if (&*I == BI) {
2389       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2390         return SimplifyCFG(BB) | true;
2391     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2392       ++I;
2393       // Ignore dbg intrinsics.
2394       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2395         ++I;
2396       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2397         return SimplifyCFG(BB) | true;
2398     }
2399   }
2400   
2401   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2402   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2403     return true;
2404   
2405   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2406   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2407   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2408   // can hoist it up to the branching block.
2409   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2410     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2411       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2412         return SimplifyCFG(BB) | true;
2413     } else {
2414       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2415       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2416       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2417       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2418           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2419         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2420           return SimplifyCFG(BB) | true;
2421     }
2422   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2423     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2424     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2425     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2426     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2427         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2428       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2429         return SimplifyCFG(BB) | true;
2430   }
2431   
2432   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2433   // through this block if any PHI node entries are constants.
2434   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2435     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2436       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2437         return SimplifyCFG(BB) | true;
2438   
2439   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2440   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2441   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2442   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2443     return SimplifyCFG(BB) | true;
2444   
2445   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2446   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2447     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2448       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2449         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2450           return SimplifyCFG(BB) | true;
2451
2452   return false;
2453 }
2454
2455 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2456   bool Changed = false;
2457
2458   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2459   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2460
2461   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2462   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2463   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2464        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2465       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2466     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2467     DeleteDeadBlock(BB);
2468     return true;
2469   }
2470
2471   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2472   // away...
2473   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2474
2475   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2476   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2477
2478   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2479   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2480   // if there are no PHI nodes.
2481   //
2482   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2483     return true;
2484   
2485   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2486   // eliminate it, do so now.
2487   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2488     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2489       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2490
2491   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2492     if (BI->isUnconditional()) {
2493       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2494     } else {
2495       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2496     }
2497   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2498     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2499   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2500     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2501   } else if (UnreachableInst *UI =
2502                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2503     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2504   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2505     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2506   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2507                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2508     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2509   }
2510
2511   return Changed;
2512 }
2513
2514 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2515 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2516 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2517 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2518 ///
2519 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2520   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2521 }