cb532969ef91067fe368937d40f0592b5bb0ee40
[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/Support/CFG.h"
23 #include "llvm/Support/Debug.h"
24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
27 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
31 #include <algorithm>
32 #include <functional>
33 #include <set>
34 #include <map>
35 using namespace llvm;
36
37 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
38
39 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
40 /// terminator instructions together.
41 ///
42 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
43   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
44   
45   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
46   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
47   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
48   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
49   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
50   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
51   
52   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
53     if (SI1Succs.count(*I))
54       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
55            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
56         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
57         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
58             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
59           return false;
60       }
61         
62   return true;
63 }
64
65 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
66 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
67 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
68 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
69 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
70                                   BasicBlock *ExistPred) {
71   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
72          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
73   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
74   
75   PHINode *PN;
76   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
77        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
78     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
79 }
80
81
82 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
83 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
84 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
85 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
86 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
87 /// be entered if the condition is false.
88 ///
89 ///
90 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
91                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
92   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
93          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
94   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
95   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
96
97   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
98   // branches if possible anyway.
99   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
100       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
101     return 0;
102   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
103   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
104
105   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
106   // either are.
107   if (Pred2Br->isConditional()) {
108     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
109     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
110     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
111     // probably not profitable.
112     if (Pred1Br->isConditional())
113       return 0;
114
115     std::swap(Pred1, Pred2);
116     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
117   }
118
119   if (Pred1Br->isConditional()) {
120     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
121     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
122     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
123         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
124       IfTrue = Pred1;
125       IfFalse = Pred2;
126     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
127                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
128       IfTrue = Pred2;
129       IfFalse = Pred1;
130     } else {
131       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
132       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
133       return 0;
134     }
135
136     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
137     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
138     // doesn't dominate BB.
139     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
140       return 0;
141
142     return Pred1Br->getCondition();
143   }
144
145   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
146   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
147   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
148   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
149       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
150       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
151       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
152       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
153     return 0;
154
155   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
156   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
157   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
158     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
159     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
160       IfTrue = Pred1;
161       IfFalse = Pred2;
162     } else {
163       IfTrue = Pred2;
164       IfFalse = Pred1;
165     }
166     return BI->getCondition();
167   }
168   return 0;
169 }
170
171 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
172 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
173 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
174 /// which works well enough for us.
175 ///
176 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
177 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
178 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
179 /// and true is returned.
180 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
181                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
182   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
183   if (!I) {
184     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
185     // can be executed unconditionally.
186     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
187       if (C->canTrap())
188         return false;
189     return true;
190   }
191   BasicBlock *PBB = I->getParent();
192
193   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
194   // the bottom of this block.
195   if (PBB == BB) return false;
196
197   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
198   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
199   // statement".
200   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
201     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
202       if (!AggressiveInsts) return false;
203       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
204       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
205       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
206       if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
207         return false;
208
209       switch (I->getOpcode()) {
210       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
211       case Instruction::Load: {
212         // We have to check to make sure there are no instructions before the
213         // load in its basic block, as we are going to hoist the loop out to
214         // its predecessor.
215         BasicBlock::iterator IP = PBB->begin();
216         while (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
217           IP++;
218         if (IP != BasicBlock::iterator(I))
219           return false;
220         break;
221       }
222       case Instruction::Add:
223       case Instruction::Sub:
224       case Instruction::And:
225       case Instruction::Or:
226       case Instruction::Xor:
227       case Instruction::Shl:
228       case Instruction::LShr:
229       case Instruction::AShr:
230       case Instruction::ICmp:
231         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
232       }
233
234       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
235       // defined in the conditional region.
236       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
237         if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
238           return false;
239       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
240       AggressiveInsts->insert(I);
241     }
242
243   return true;
244 }
245
246 /// GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of
247 /// icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the
248 /// value being compared, and stick the constant into the Values vector.
249 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
250   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
251     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
252         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
253       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
254         Values.push_back(C);
255         return Inst->getOperand(0);
256       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
257         Values.push_back(C);
258         return Inst->getOperand(1);
259       }
260     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
261       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
262         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
263           if (LHS == RHS)
264             return LHS;
265     }
266   }
267   return 0;
268 }
269
270 /// GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
271 /// setne instructions that compare a value against a constant, return the value
272 /// being compared, and stick the constant into the Values vector.
273 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
274   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
275     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
276                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
277       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
278         Values.push_back(C);
279         return Inst->getOperand(0);
280       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
281         Values.push_back(C);
282         return Inst->getOperand(1);
283       }
284     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
285       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
286         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
287           if (LHS == RHS)
288             return LHS;
289     }
290   }
291   return 0;
292 }
293
294 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
295 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
296 /// the constants being compared.
297 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
298                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
299   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
300     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
301
302     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
303     // equal to one of the constants.
304     return true;
305   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
306     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
307
308     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
309     // equal to one of the constants.
310     return false;
311   }
312   return false;
313 }
314
315 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
316   Instruction* Cond = 0;
317   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
318     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
319   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
320     if (BI->isConditional())
321       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
322   }
323
324   TI->eraseFromParent();
325   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
326 }
327
328 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
329 /// to see if a value is equal to constant integer value.
330 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
331   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
332     // Do not permit merging of large switch instructions into their
333     // predecessors unless there is only one predecessor.
334     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
335                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
336       return 0;
337
338     return SI->getCondition();
339   }
340   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
341     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
342       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
343         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
344              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
345             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
346           return ICI->getOperand(0);
347   return 0;
348 }
349
350 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
351 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
352 static BasicBlock *
353 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
354                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
355                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
356   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
357     Cases.reserve(SI->getNumCases());
358     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
359       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
360     return SI->getDefaultDest();
361   }
362
363   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
364   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
365   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
366                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
367                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
368   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
369 }
370
371
372 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
373 /// in the list that match the specified block.
374 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
375                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
376   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
377     if (Cases[i].second == BB) {
378       Cases.erase(Cases.begin()+i);
379       --i; --e;
380     }
381 }
382
383 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
384 /// well.
385 static bool
386 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
387               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
388   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
389
390   // Make V1 be smaller than V2.
391   if (V1->size() > V2->size())
392     std::swap(V1, V2);
393
394   if (V1->size() == 0) return false;
395   if (V1->size() == 1) {
396     // Just scan V2.
397     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
398     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
399       if (TheVal == (*V2)[i].first)
400         return true;
401   }
402
403   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
404   std::sort(V1->begin(), V1->end());
405   std::sort(V2->begin(), V2->end());
406   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
407   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
408     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
409       return true;
410     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
411       ++i1;
412     else
413       ++i2;
414   }
415   return false;
416 }
417
418 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
419 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
420 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
421 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
422 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
423 /// form of jump threading.
424 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
425                                                           BasicBlock *Pred) {
426   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
427   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
428
429   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
430   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
431   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
432
433   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
434   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
435   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
436                                                         PredCases);
437   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
438
439   // Find information about how control leaves this block.
440   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
441   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
442   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
443
444   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
445   // simplify TI based on this knowledge.
446   if (PredDef == TI->getParent()) {
447     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
448     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
449     // can simplify TI.
450     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
451       if (isa<BranchInst>(TI)) {
452         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
453         // uncond br.
454         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
455         // Insert the new branch.
456         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
457         (void) NI;
458
459         // Remove PHI node entries for the dead edge.
460         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
461
462         DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
463              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
464
465         EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
466         return true;
467
468       } else {
469         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
470         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
471         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
472         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
473           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
474
475         DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
476                      << "Through successor TI: " << *TI);
477
478         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
479           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
480             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
481             SI->removeCase(i);
482           }
483
484         DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
485         return true;
486       }
487     }
488
489   } else {
490     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
491     // which value (or set of values) this is.
492     ConstantInt *TIV = 0;
493     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
494     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
495       if (PredCases[i].second == TIBB) {
496         if (TIV == 0)
497           TIV = PredCases[i].first;
498         else
499           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
500       }
501     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
502
503     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
504     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
505     BasicBlock *TheRealDest = 0;
506     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
507       if (ThisCases[i].first == TIV) {
508         TheRealDest = ThisCases[i].second;
509         break;
510       }
511
512     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
513     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
514
515     // Remove PHI node entries for dead edges.
516     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
517     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
518       if (*SI != CheckEdge)
519         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
520       else
521         CheckEdge = 0;
522
523     // Insert the new branch.
524     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
525     (void) NI;
526
527     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
528               << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
529
530     EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
531     return true;
532   }
533   return false;
534 }
535
536 namespace {
537   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
538   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
539   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
540   struct ConstantIntOrdering {
541     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
542       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
543     }
544   };
545 }
546
547 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
548 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
549 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
550 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
551 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
552   BasicBlock *BB = TI->getParent();
553   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
554   assert(CV && "Not a comparison?");
555   bool Changed = false;
556
557   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
558   while (!Preds.empty()) {
559     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
560
561     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
562     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
563     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
564
565     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
566       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
567       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
568       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
569
570       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
571       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
572
573       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
574       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
575       // build.
576       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
577
578       if (PredDefault == BB) {
579         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
580         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
581         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
582         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
583           if (PredCases[i].second != BB)
584             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
585           else {
586             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
587             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
588             PredCases.pop_back();
589             --i; --e;
590           }
591
592         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
593         if (PredDefault != BBDefault) {
594           PredDefault->removePredecessor(Pred);
595           PredDefault = BBDefault;
596           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
597         }
598         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
599           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
600               BBCases[i].second != BBDefault) {
601             PredCases.push_back(BBCases[i]);
602             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
603           }
604
605       } else {
606         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
607         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
608         // activated.
609         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
610         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
611           if (PredCases[i].second == BB) {
612             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
613             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
614             PredCases.pop_back();
615             --i; --e;
616           }
617
618         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
619         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
620         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
621           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
622             // If this is one we are capable of getting...
623             PredCases.push_back(BBCases[i]);
624             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
625             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
626           }
627
628         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
629         // they must go to the default destination of TI.
630         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
631                                     PTIHandled.begin(),
632                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
633           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
634           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
635         }
636       }
637
638       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
639       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
640       // successors.
641       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
642         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
643
644       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
645       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
646                                              PredCases.size(), PTI);
647       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
648         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
649
650       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
651
652       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
653       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
654       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
655       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
656       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
657         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
658           if (InfLoopBlock == 0) {
659             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
660             // or it won't matter if it's hot. :)
661             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
662                                               "infloop", BB->getParent());
663             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
664           }
665           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
666         }
667
668       Changed = true;
669     }
670   }
671   return Changed;
672 }
673
674 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
675 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
676 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
677 // to put the select in this case.
678 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
679                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
680   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
681     PHINode *PN;
682     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
683          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
684       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
685       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
686       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
687         return false;
688       }
689     }
690   }
691   return true;
692 }
693
694 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
695 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
696 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
697 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
698   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
699   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
700   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
701   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
702   // identical order.
703   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
704   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
705
706   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
707   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
708
709   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
710   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
711     I1 = BB1_Itr++;
712   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
713     I2 = BB2_Itr++;
714   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
715       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
716       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
717     return false;
718
719   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
720   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
721
722   do {
723     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
724     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
725     if (isa<TerminatorInst>(I1))
726       goto HoistTerminator;
727
728     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
729     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
730     // the now redundant second instruction.
731     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
732     if (!I2->use_empty())
733       I2->replaceAllUsesWith(I1);
734     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
735     BB2->getInstList().erase(I2);
736
737     I1 = BB1_Itr++;
738     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
739       I1 = BB1_Itr++;
740     I2 = BB2_Itr++;
741     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
742       I2 = BB2_Itr++;
743   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
744            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
745
746   return true;
747
748 HoistTerminator:
749   // It may not be possible to hoist an invoke.
750   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
751     return true;
752
753   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
754   Instruction *NT = I1->clone();
755   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
756   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
757     I1->replaceAllUsesWith(NT);
758     I2->replaceAllUsesWith(NT);
759     NT->takeName(I1);
760   }
761
762   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
763   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
764   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
765   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
766   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
767   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
768     PHINode *PN;
769     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
770          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
771       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
772       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
773       if (BB1V != BB2V) {
774         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
775         // that determines the right value.
776         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
777         if (SI == 0)
778           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
779                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
780         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
781         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
782           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
783             PN->setIncomingValue(i, SI);
784       }
785     }
786   }
787
788   // Update any PHI nodes in our new successors.
789   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
790     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
791
792   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
793   return true;
794 }
795
796 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
797 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
798 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
799 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
800 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
801   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
802   // terminator) for now.
803   Instruction *HInst = NULL;
804   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
805   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
806        BBI != BBE; ++BBI) {
807     Instruction *I = BBI;
808     // Skip debug info.
809     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))   continue;
810     if (I == Term)  break;
811
812     if (!HInst)
813       HInst = I;
814     else
815       return false;
816   }
817   if (!HInst)
818     return false;
819
820   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
821   Value *BrCond = BI->getCondition();
822   if (isa<Instruction>(BrCond) &&
823       cast<Instruction>(BrCond)->getOpcode() == Instruction::FCmp)
824     return false;
825
826   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
827   // to swap the select operands later.
828   bool Invert = false;
829   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
830     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
831     Invert = true;
832   }
833
834   // Turn
835   // BB:
836   //     %t1 = icmp
837   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
838   // BB1:
839   //     %t3 = add %t2, c
840   //     br label BB2
841   // BB2:
842   // =>
843   // BB:
844   //     %t1 = icmp
845   //     %t4 = add %t2, c
846   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
847   switch (HInst->getOpcode()) {
848   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
849   case Instruction::Add:
850   case Instruction::Sub:
851     // Not worth doing for vector ops.
852     if (isa<VectorType>(HInst->getType()))
853       return false;
854     break;
855   case Instruction::And:
856   case Instruction::Or:
857   case Instruction::Xor:
858   case Instruction::Shl:
859   case Instruction::LShr:
860   case Instruction::AShr:
861     // Don't mess with vector operations.
862     if (isa<VectorType>(HInst->getType()))
863       return false;
864     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
865   }
866   
867   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
868   if (HInst->use_empty()) {
869     HInst->eraseFromParent();
870     return true;
871   }
872
873   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
874   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
875   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
876   // select if the condition is false.
877   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
878   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
879   Value *FalseV = NULL;
880   
881   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
882   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
883        UI != E; ++UI) {
884     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
885     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
886     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UI);
887     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
888       return false;
889     PHIUses.push_back(PN);
890     
891     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
892     if (!FalseV)
893       FalseV = PHIV;
894     else if (FalseV != PHIV)
895       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
896   }
897   
898   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
899
900   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
901   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
902   // being sunk into the use block.
903   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
904        i != e; ++i) {
905     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
906     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
907         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
908       return false;
909   }
910
911   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
912   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
913   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
914   if (InsertPos != BIParent->begin())
915     --InsertPos;
916   // Skip debug info between condition and branch.
917   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
918     --InsertPos;
919   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
920     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
921     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
922         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
923       BB1Insns.insert(BB1I);
924     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
925         UI != UE; ++UI) {
926       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
927       if (BB1Insns.count(Use)) {
928         // If BrCond uses the instruction that place it just before
929         // branch instruction.
930         InsertPos = BI;
931         break;
932       }
933     }
934   } else
935     InsertPos = BI;
936   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
937
938   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
939   // false value is the previously determined FalseV.
940   SelectInst *SI;
941   if (Invert)
942     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
943                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
944   else
945     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
946                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
947
948   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
949   // "if" blocks.
950   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
951     PHINode *PN = PHIUses[i];
952     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
953       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 ||
954           PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
955         PN->setIncomingValue(j, SI);
956   }
957
958   ++NumSpeculations;
959   return true;
960 }
961
962 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
963 /// across this block.
964 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
965   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
966   unsigned Size = 0;
967   
968   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
969     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
970       continue;
971     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
972     ++Size;
973     
974     // We can only support instructions that do not define values that are
975     // live outside of the current basic block.
976     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
977          UI != E; ++UI) {
978       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
979       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
980     }
981     
982     // Looks ok, continue checking.
983   }
984
985   return true;
986 }
987
988 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
989 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
990 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
991 /// ultimate destination.
992 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
993   BasicBlock *BB = BI->getParent();
994   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
995   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
996   // outside of the block.
997   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
998     return false;
999   
1000   // Degenerate case of a single entry PHI.
1001   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1002     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1003     return true;    
1004   }
1005
1006   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1007   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1008   
1009   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1010   // constants.
1011   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1012     ConstantInt *CB;
1013     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
1014         CB->getType()->isInteger(1)) {
1015       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1016       // branch to RealDest.
1017       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1018       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1019       
1020       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1021       
1022       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1023       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1024       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1025       // the edge we are about to create.
1026       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1027                                               RealDest->getName()+".critedge",
1028                                               RealDest->getParent(), RealDest);
1029       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1030       PHINode *PN;
1031       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1032            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1033         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1034         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1035       }
1036
1037       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1038       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1039       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1040       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1041       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1042       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1043         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1044           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1045         } else {
1046           // Clone the instruction.
1047           Instruction *N = BBI->clone();
1048           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1049           
1050           // Update operands due to translation.
1051           for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1052                i != e; ++i) {
1053             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1054               TranslateMap.find(*i);
1055             if (PI != TranslateMap.end())
1056               *i = PI->second;
1057           }
1058           
1059           // Check for trivial simplification.
1060           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1061             TranslateMap[BBI] = C;
1062             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1063           } else {
1064             // Insert the new instruction into its new home.
1065             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1066             if (!BBI->use_empty())
1067               TranslateMap[BBI] = N;
1068           }
1069         }
1070       }
1071
1072       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1073       // to EdgeBB instead.
1074       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1075       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1076         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1077           BB->removePredecessor(PredBB);
1078           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1079         }
1080       
1081       // Recurse, simplifying any other constants.
1082       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1083     }
1084   }
1085
1086   return false;
1087 }
1088
1089 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1090 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1091 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1092   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1093   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1094   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1095   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1096   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1097   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1098   //
1099   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1100   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1101   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1102   if (!IfCond) return false;
1103   
1104   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1105   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1106   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1107   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1108   // fewer PHI nodes in this block.
1109   unsigned NumPhis = 0;
1110   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1111     if (NumPhis > 2)
1112       return false;
1113   
1114   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1115         << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1116   
1117   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1118   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1119   // that need to be moved to the dominating block.
1120   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1121   
1122   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1123   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1124     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1125     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1126       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1127         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1128       else
1129         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1130     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1131                                     &AggressiveInsts) ||
1132                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1133                                     &AggressiveInsts)) {
1134       return false;
1135     }
1136   }
1137   
1138   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1139   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1140   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1141   // worth promoting to select instructions.
1142   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1143   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1144   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1145   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1146     IfBlock1 = Pred;
1147     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1148     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1149          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1150       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1151         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1152         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1153         // flow, so the xform is not worth it.
1154         return false;
1155       }
1156   }
1157     
1158   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1159   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1160     IfBlock2 = Pred;
1161     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1162     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1163          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1164       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1165         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1166         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1167         // flow, so the xform is not worth it.
1168         return false;
1169       }
1170   }
1171       
1172   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1173   // do all of the PHI's now.
1174
1175   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1176   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1177   if (IfBlock1) {
1178     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1179                                    IfBlock1->getInstList(),
1180                                    IfBlock1->begin(),
1181                                    IfBlock1->getTerminator());
1182   }
1183   if (IfBlock2) {
1184     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1185                                    IfBlock2->getInstList(),
1186                                    IfBlock2->begin(),
1187                                    IfBlock2->getTerminator());
1188   }
1189   
1190   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1191     // Change the PHI node into a select instruction.
1192     Value *TrueVal =
1193       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1194     Value *FalseVal =
1195       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1196     
1197     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1198     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1199     NV->takeName(PN);
1200     
1201     BB->getInstList().erase(PN);
1202   }
1203   return true;
1204 }
1205
1206 /// isTerminatorFirstRelevantInsn - Return true if Term is very first 
1207 /// instruction ignoring Phi nodes and dbg intrinsics.
1208 static bool isTerminatorFirstRelevantInsn(BasicBlock *BB, Instruction *Term) {
1209   BasicBlock::iterator BBI = Term;
1210   while (BBI != BB->begin()) {
1211     --BBI;
1212     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1213       break;
1214   }
1215
1216   if (isa<PHINode>(BBI) || &*BBI == Term || isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1217     return true;
1218   return false;
1219 }
1220
1221 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1222 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1223 /// introducing a select if the return values disagree.
1224 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1225   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1226   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1227   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1228   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1229   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1230   
1231   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1232   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1233   // computation on one path or the other.
1234   if (!isTerminatorFirstRelevantInsn(TrueSucc, TrueRet))
1235     return false;
1236   if (!isTerminatorFirstRelevantInsn(FalseSucc, FalseRet))
1237     return false;
1238
1239   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1240   // there is no return value for this function, just change the
1241   // branch into a return.
1242   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1243     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1244     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1245     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1246     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1247     return true;
1248   }
1249     
1250   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1251   // so we can insert a new select instruction.
1252   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1253   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1254   
1255   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1256   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1257     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1258       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1259   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1260     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1261       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1262   
1263   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1264   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1265   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1266   // constant expression that prevents this transformation from being
1267   // safe.
1268   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1269     if (TCV->canTrap())
1270       return false;
1271   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1272     if (FCV->canTrap())
1273       return false;
1274   
1275   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1276   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1277   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1278   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1279   
1280   // Insert select instructions where needed.
1281   Value *BrCond = BI->getCondition();
1282   if (TrueValue) {
1283     // Insert a select if the results differ.
1284     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1285     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1286       TrueValue = FalseValue;
1287     } else {
1288       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1289                                      FalseValue, "retval", BI);
1290     }
1291   }
1292
1293   Value *RI = !TrueValue ?
1294               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1295               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1296   (void) RI;
1297       
1298   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1299                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1300                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1301       
1302   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1303
1304   return true;
1305 }
1306
1307 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1308 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1309 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1310 /// destination.
1311 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1312   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1313   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1314   if (Cond == 0) return false;
1315
1316   
1317   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1318   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1319   // must be at the front of the block.
1320   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1321   // Ignore dbg intrinsics.
1322   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1323     ++FrontIt;
1324   if ((!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1325       Cond->getParent() != BB || &*FrontIt != Cond || !Cond->hasOneUse()) {
1326     return false;
1327   }
1328   
1329   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1330   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1331   // Ingore dbg intrinsics.
1332   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1333     ++CondIt;
1334   if (&*CondIt != BI) {
1335     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1336     return false;
1337   }
1338
1339   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1340   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1341   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1342     if (CE->canTrap())
1343       return false;
1344   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1345     if (CE->canTrap())
1346       return false;
1347   
1348   
1349   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1350   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1351   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1352   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1353     return false;
1354   
1355   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1356     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1357     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1358     
1359     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1360     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1361     // blocks.
1362     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1363         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1364       continue;
1365     
1366     Instruction::BinaryOps Opc;
1367     bool InvertPredCond = false;
1368
1369     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1370       Opc = Instruction::Or;
1371     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1372       Opc = Instruction::And;
1373     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1374       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1375     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1376       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1377     else
1378       continue;
1379
1380     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1381     
1382     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1383     if (InvertPredCond) {
1384       Value *NewCond =
1385         BinaryOperator::CreateNot(PBI->getCondition(),
1386                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1387       PBI->setCondition(NewCond);
1388       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1389       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1390       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1391       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1392     }
1393     
1394     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1395     // two conditions together.
1396     Instruction *New = Cond->clone();
1397     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1398     New->takeName(Cond);
1399     Cond->setName(New->getName()+".old");
1400     
1401     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1402                                             New, "or.cond", PBI);
1403     PBI->setCondition(NewCond);
1404     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1405       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1406       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1407     }
1408     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1409       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1410       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1411     }
1412     return true;
1413   }
1414   return false;
1415 }
1416
1417 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1418 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1419 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1420 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1421 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1422   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1423   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1424
1425   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1426   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1427   // this conditional branch redundant.
1428   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1429       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1430     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1431     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1432     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1433       // Turn this into a branch on constant.
1434       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1435       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1436                                         CondIsTrue));
1437       return true;  // Nuke the branch on constant.
1438     }
1439     
1440     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1441     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1442     // simplifycfg will thread the block.
1443     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1444       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1445                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1446                                        BB->begin());
1447       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1448       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1449       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1450       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1451         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1452             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1453             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1454             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1455           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1456           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1457                                               CondIsTrue), *PI);
1458         } else {
1459           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1460         }
1461       
1462       BI->setCondition(NewPN);
1463       return true;
1464     }
1465   }
1466   
1467   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1468   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1469   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1470   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1471   // Ignore dbg intrinsics.
1472   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1473     ++BBI;
1474   if (&*BBI != BI)
1475     return false;
1476
1477   
1478   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1479     if (CE->canTrap())
1480       return false;
1481   
1482   int PBIOp, BIOp;
1483   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1484     PBIOp = BIOp = 0;
1485   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1486     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1487   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1488     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1489   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1490     PBIOp = BIOp = 1;
1491   else
1492     return false;
1493     
1494   // Check to make sure that the other destination of this branch
1495   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1496   // keep getting unwound.
1497   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1498     return false;
1499     
1500   // Do not perform this transformation if it would require 
1501   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1502   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1503   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1504       
1505   unsigned NumPhis = 0;
1506   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1507        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1508     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1509       return false;
1510     
1511   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1512   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1513   
1514   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1515                << "AND: " << *BI->getParent());
1516   
1517   
1518   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1519   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1520   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1521   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1522   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1523   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1524   // infinite loop with no cond branch.
1525   if (OtherDest == BB) {
1526     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1527     // or it won't matter if it's hot. :)
1528     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1529                                                   "infloop", BB->getParent());
1530     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1531     OtherDest = InfLoopBlock;
1532   }  
1533   
1534   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1535   
1536   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1537   // it alone, but modify PBI.
1538   
1539   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1540   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1541   if (PBIOp)
1542     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1543                                         PBICond->getName()+".not",
1544                                         PBI);
1545   Value *BICond = BI->getCondition();
1546   if (BIOp)
1547     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1548                                        BICond->getName()+".not",
1549                                        PBI);
1550   // Merge the conditions.
1551   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1552   
1553   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1554   PBI->setCondition(Cond);
1555   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1556   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1557   
1558   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1559   // block that are identical to the entries for BI's block.
1560   PHINode *PN;
1561   for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1562        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1563     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1564     PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1565   }
1566   
1567   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1568   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1569   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1570   // them agree.
1571   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1572        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1573     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1574     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1575     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1576     if (BIV != PBIV) {
1577       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1578       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1579                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1580       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1581     }
1582   }
1583   
1584   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1585   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1586   
1587   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1588   // one fewer predecessor.
1589   return true;
1590 }
1591
1592 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1593 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1594 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1595 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1596 ///
1597 /// WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1598 ///
1599 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1600   bool Changed = false;
1601   Function *M = BB->getParent();
1602
1603   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1604   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1605   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1606          "Can't Simplify entry block!");
1607
1608   // Remove basic blocks that have no predecessors... or that just have themself
1609   // as a predecessor.  These are unreachable.
1610   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) || BB->getSinglePredecessor() == BB) {
1611     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
1612     DeleteDeadBlock(BB);
1613     return true;
1614   }
1615
1616   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1617   // away...
1618   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1619
1620   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
1621   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
1622
1623   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1624   // eliminate it, do so now.
1625   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1626     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1627       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1628
1629   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1630   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1631   //
1632   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1633   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1634   // and return.
1635   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1636     if (isTerminatorFirstRelevantInsn(BB, BB->getTerminator())) {
1637       // Find predecessors that end with branches.
1638       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1639       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1640       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1641         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1642         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1643           if (BI->isUnconditional())
1644             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1645           else
1646             CondBranchPreds.push_back(BI);
1647         }
1648       }
1649
1650       // If we found some, do the transformation!
1651       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1652         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1653           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
1654           DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
1655                        << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
1656           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1657           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1658           Instruction *NewRet = RI->clone();
1659           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1660
1661           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1662           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1663           for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
1664                i != e; ++i)
1665             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
1666               if (PN->getParent() == BB)
1667                 *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
1668           
1669           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1670           // longer branch to them.
1671           BB->removePredecessor(Pred);
1672           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1673         }
1674
1675         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1676         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1677           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1678           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1679
1680         return true;
1681       }
1682
1683       // Check out all of the conditional branches going to this return
1684       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1685       // branch itself into a select/return pair.
1686       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1687         BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
1688
1689         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1690         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1691             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1692             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1693           return true;
1694       }
1695     }
1696   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1697     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1698     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1699     // destination with call instructions.
1700     //
1701     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1702     while (!Preds.empty()) {
1703       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1704       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1705         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1706           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1707           // is now a fall through.
1708           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1709           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1710
1711           // Insert the call now.
1712           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1713           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1714                                           Args.begin(), Args.end(),
1715                                           II->getName(), BI);
1716           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1717           CI->setAttributes(II->getAttributes());
1718           // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
1719           II->replaceAllUsesWith(CI);
1720           delete II;
1721           Changed = true;
1722         }
1723
1724       Preds.pop_back();
1725     }
1726
1727     // If this block is now dead, remove it.
1728     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1729       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1730       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1731       return true;
1732     }
1733
1734   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1735     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1736       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1737       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1738       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1739         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1740           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1741
1742       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1743       // away into any preds.
1744       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1745       // Ignore dbg intrinsics.
1746       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1747         ++BBI;
1748       if (SI == &*BBI)
1749         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1750           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1751     }
1752   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1753     if (BI->isUnconditional()) {
1754       BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
1755
1756       // Ignore dbg intrinsics.
1757       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1758         ++BBI;
1759       if (BBI->isTerminator()) // Terminator is the only non-phi instruction!
1760         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
1761           return true;
1762       
1763     } else {  // Conditional branch
1764       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1765         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1766         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1767         // switch.
1768         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1769           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1770             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1771
1772         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1773         // Ignore dbg intrinsics.
1774         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1775         // Ignore dbg intrinsics.
1776         while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1777           ++I;
1778         if (&*I == BI) {
1779           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1780             return SimplifyCFG(BB) | true;
1781         } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
1782           ++I;
1783           // Ignore dbg intrinsics.
1784           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1785             ++I;
1786           if(&*I == BI) {
1787             if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1788               return SimplifyCFG(BB) | true;
1789           }
1790         }
1791       }
1792
1793       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1794       // through this block if any PHI node entries are constants.
1795       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1796         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1797           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1798             return SimplifyCFG(BB) | true;
1799
1800       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1801       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1802       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1803       if (FoldBranchToCommonDest(BI))
1804         return SimplifyCFG(BB) | 1;
1805
1806
1807       // Scan predecessor blocks for conditional branches.
1808       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1809         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1810           if (PBI != BI && PBI->isConditional())
1811             if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
1812               return SimplifyCFG(BB) | true;
1813     }
1814   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1815     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1816     // be removed, do so.
1817     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1818     while (Unreachable != BB->begin()) {
1819       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1820       --BBI;
1821       // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
1822       // (which may never return) and volatile loads and stores.
1823       if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
1824
1825       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
1826         if (SI->isVolatile())
1827           break;
1828
1829       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
1830         if (LI->isVolatile())
1831           break;
1832
1833       // Delete this instruction
1834       BB->getInstList().erase(BBI);
1835       Changed = true;
1836     }
1837
1838     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1839     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1840     if (&BB->front() == Unreachable) {
1841       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1842       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1843         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1844
1845         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1846           if (BI->isUnconditional()) {
1847             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1848               new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
1849               TI->eraseFromParent();
1850               Changed = true;
1851             }
1852           } else {
1853             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1854               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1855               EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1856             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1857               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1858               EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1859               Changed = true;
1860             }
1861           }
1862         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1863           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1864             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1865               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1866               SI->removeCase(i);
1867               --i; --e;
1868               Changed = true;
1869             }
1870           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1871           // destination and make it the default.
1872           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1873             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1874             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1875               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1876
1877             // Find the most popular block.
1878             unsigned MaxPop = 0;
1879             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1880             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1881                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1882               if (I->second > MaxPop) {
1883                 MaxPop = I->second;
1884                 MaxBlock = I->first;
1885               }
1886             }
1887             if (MaxBlock) {
1888               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1889               // edges to it.
1890               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1891               Changed = true;
1892
1893               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1894               // it.
1895               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1896                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1897                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1898
1899               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1900                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1901                   SI->removeCase(i);
1902                   --i; --e;
1903                 }
1904             }
1905           }
1906         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1907           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1908             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1909             // place to note that the call does not throw though.
1910             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1911             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1912
1913             // Insert the call now...
1914             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1915             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1916                                             Args.begin(), Args.end(),
1917                                             II->getName(), BI);
1918             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1919             CI->setAttributes(II->getAttributes());
1920             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1921             II->replaceAllUsesWith(CI);
1922             delete II;
1923             Changed = true;
1924           }
1925         }
1926       }
1927
1928       // If this block is now dead, remove it.
1929       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1930         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1931         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1932         return true;
1933       }
1934     }
1935   }
1936
1937   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1938   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1939   // if there are no PHI nodes.
1940   //
1941   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
1942     return true;
1943
1944   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1945   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1946   // into our predecessor.
1947   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1948   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1949   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1950     if (*PI != OnlyPred) {
1951       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1952       break;
1953     }
1954   
1955   if (OnlyPred)
1956     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1957       if (BI->isConditional()) {
1958         // Get the other block.
1959         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1960         PI = pred_begin(OtherBB);
1961         ++PI;
1962         
1963         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1964           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1965           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1966           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1967           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1968           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1969         } else {
1970           BasicBlock* OnlySucc = NULL;
1971           for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
1972                SI != SE; ++SI) {
1973             if (!OnlySucc)
1974               OnlySucc = *SI;
1975             else if (*SI != OnlySucc) {
1976               OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1977               break;
1978             }
1979           }
1980
1981           if (OnlySucc == OtherBB) {
1982             // If BB's only successor is the other successor of the predecessor,
1983             // i.e. a triangle, see if we can hoist any code from this block up
1984             // to the "if" block.
1985             Changed |= SpeculativelyExecuteBB(BI, BB);
1986           }
1987         }
1988       }
1989
1990   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1991     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1992       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1993       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1994         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1995         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1996         // 'setne's and'ed together, collect them.
1997         Value *CompVal = 0;
1998         std::vector<ConstantInt*> Values;
1999         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
2000         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
2001           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2002           // instruction can't handle, remove them now.
2003           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
2004           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2005
2006           // Figure out which block is which destination.
2007           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2008           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2009           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2010
2011           // Create the new switch instruction now.
2012           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
2013                                                Values.size(), BI);
2014
2015           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2016           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2017             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2018
2019           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2020           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2021           // the number of edges added.
2022           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2023                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2024             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2025             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
2026             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2027               PN->addIncoming(InVal, *PI);
2028           }
2029
2030           // Erase the old branch instruction.
2031           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2032           return true;
2033         }
2034       }
2035
2036   return Changed;
2037 }