SimplifyCFG: Add CostRemaining parameter to DominatesMergePoint
[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) and its recursive operands
205 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
206 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
207 /// set and true is returned.
208 ///
209 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
210 /// Select whose cost is 2.
211 ///
212 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
213 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
214 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
215 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
216                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
217                                 unsigned &CostRemaining) {
218   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
219   if (!I) {
220     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
221     // can be executed unconditionally.
222     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
223       if (C->canTrap())
224         return false;
225     return true;
226   }
227   BasicBlock *PBB = I->getParent();
228
229   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
230   // the bottom of this block.
231   if (PBB == BB) return false;
232
233   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
234   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
235   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
236   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
237   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
238     return true;
239
240   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
241   // instructions in the 'if region'.
242   if (AggressiveInsts == 0) return false;
243   
244   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
245   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
246
247   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
248   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
249   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
250   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
251     return false;
252
253   unsigned Cost = 0;
254
255   switch (I->getOpcode()) {
256   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
257   case Instruction::Load:
258     // We have to check to make sure there are no instructions before the
259     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
260     // predecessor.
261     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
262       return false;
263     Cost = 1;
264     break;
265   case Instruction::GetElementPtr:
266     // GEPs are cheap if all indices are constant.
267     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
268       return false;
269     Cost = 1;
270     break;
271   case Instruction::Add:
272   case Instruction::Sub:
273   case Instruction::And:
274   case Instruction::Or:
275   case Instruction::Xor:
276   case Instruction::Shl:
277   case Instruction::LShr:
278   case Instruction::AShr:
279   case Instruction::ICmp:
280   case Instruction::Trunc:
281   case Instruction::ZExt:
282   case Instruction::SExt:
283     Cost = 1;
284     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
285
286   case Instruction::Select:
287     Cost = 2;
288     break;
289   }
290
291   if (Cost > CostRemaining)
292     return false;
293
294   CostRemaining -= Cost;
295
296   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
297   // not take us over the cost threshold.
298   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
299     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining))
300       return false;
301   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
302   AggressiveInsts->insert(I);
303   return true;
304 }
305
306 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
307 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
308 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
309   // Normal constant int.
310   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
311   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
312     return CI;
313
314   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
315   // ConstantInt if possible.
316   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
317
318   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
319   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
320     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
321
322   // IntToPtr const int.
323   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
324     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
325       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
326         // The constant is very likely to have the right type already.
327         if (CI->getType() == PtrTy)
328           return CI;
329         else
330           return cast<ConstantInt>
331             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
332       }
333   return 0;
334 }
335
336 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
337 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
338 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
339 /// Values vector.
340 static Value *
341 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
342                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
343   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
344   if (I == 0) return 0;
345   
346   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
347   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
348     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
349       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
350         UsedICmps++;
351         Vals.push_back(C);
352         return I->getOperand(0);
353       }
354       
355       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
356       // the set.
357       ConstantRange Span =
358         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
359       
360       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
361       // x != 0 && x != 1.
362       if (!isEQ)
363         Span = Span.inverse();
364       
365       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
366       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
367           // We don't handle wrapped sets yet.
368           Span.isWrappedSet())
369         return 0;
370       
371       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
372         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
373       UsedICmps++;
374       return I->getOperand(0);
375     }
376     return 0;
377   }
378   
379   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
380   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
381     return 0;
382   
383   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
384   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
385   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
386                                           isEQ, UsedICmps)) {
387     unsigned NumVals = Vals.size();
388     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
389     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
390                                             isEQ, UsedICmps)) {
391       if (LHS == RHS)
392         return LHS;
393       Vals.resize(NumVals);
394       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
395     }
396
397     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
398     // set it and return success.
399     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
400       Extra = I->getOperand(1);
401       return LHS;
402     }
403     
404     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
405     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
406     return 0;
407   }
408   
409   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
410   // use LHS as Extra.
411   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
412     Value *OldExtra = Extra;
413     Extra = I->getOperand(0);
414     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
415                                             isEQ, UsedICmps))
416       return RHS;
417     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
418     Extra = OldExtra;
419   }
420   
421   return 0;
422 }
423       
424 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
425   Instruction* Cond = 0;
426   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
427     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
428   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
429     if (BI->isConditional())
430       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
431   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
432     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
433   }
434
435   TI->eraseFromParent();
436   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
437 }
438
439 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
440 /// to see if a value is equal to constant integer value.
441 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
442   Value *CV = 0;
443   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
444     // Do not permit merging of large switch instructions into their
445     // predecessors unless there is only one predecessor.
446     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
447                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
448       CV = SI->getCondition();
449   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
450     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
451       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
452         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
453              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
454             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
455           CV = ICI->getOperand(0);
456
457   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
458   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
459     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
460       CV = PTII->getOperand(0);
461   return CV;
462 }
463
464 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
465 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
466 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
467 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
468                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
469                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
470   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
471     Cases.reserve(SI->getNumCases());
472     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
473       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
474     return SI->getDefaultDest();
475   }
476
477   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
478   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
479   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
480                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
481                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
482   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
483 }
484
485
486 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
487 /// in the list that match the specified block.
488 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
489                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
490   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
491     if (Cases[i].second == BB) {
492       Cases.erase(Cases.begin()+i);
493       --i; --e;
494     }
495 }
496
497 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
498 /// well.
499 static bool
500 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
501               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
502   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
503
504   // Make V1 be smaller than V2.
505   if (V1->size() > V2->size())
506     std::swap(V1, V2);
507
508   if (V1->size() == 0) return false;
509   if (V1->size() == 1) {
510     // Just scan V2.
511     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
512     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
513       if (TheVal == (*V2)[i].first)
514         return true;
515   }
516
517   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
518   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
519   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
520   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
521   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
522     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
523       return true;
524     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
525       ++i1;
526     else
527       ++i2;
528   }
529   return false;
530 }
531
532 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
533 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
534 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
535 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
536 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
537 /// form of jump threading.
538 bool SimplifyCFGOpt::
539 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
540                                               BasicBlock *Pred) {
541   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
542   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
543
544   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
545   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
546   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
547
548   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
549   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
550   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
551                                                         PredCases);
552   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
553
554   // Find information about how control leaves this block.
555   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
556   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
557   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
558
559   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
560   // simplify TI based on this knowledge.
561   if (PredDef == TI->getParent()) {
562     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
563     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
564     // can simplify TI.
565     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
566       return false;
567     
568     if (isa<BranchInst>(TI)) {
569       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
570       // uncond br.
571       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
572       // Insert the new branch.
573       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
574       (void) NI;
575
576       // Remove PHI node entries for the dead edge.
577       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
578
579       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
580            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
581
582       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
583       return true;
584     }
585       
586     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
587     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
588     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
589     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
590       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
591
592     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
593                  << "Through successor TI: " << *TI);
594
595     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
596       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
597         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
598         SI->removeCase(i);
599       }
600
601     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
602     return true;
603   }
604   
605   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
606   // which value (or set of values) this is.
607   ConstantInt *TIV = 0;
608   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
609   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
610     if (PredCases[i].second == TIBB) {
611       if (TIV != 0)
612         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
613       TIV = PredCases[i].first;
614     }
615   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
616
617   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
618   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
619   BasicBlock *TheRealDest = 0;
620   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
621     if (ThisCases[i].first == TIV) {
622       TheRealDest = ThisCases[i].second;
623       break;
624     }
625
626   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
627   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
628
629   // Remove PHI node entries for dead edges.
630   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
631   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
632     if (*SI != CheckEdge)
633       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
634     else
635       CheckEdge = 0;
636
637   // Insert the new branch.
638   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
639   (void) NI;
640
641   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
642             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
643
644   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
645   return true;
646 }
647
648 namespace {
649   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
650   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
651   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
652   struct ConstantIntOrdering {
653     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
654       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
655     }
656   };
657 }
658
659 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
660   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
661   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
662   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
663     return 1;
664   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
665     return 0;
666   return -1;
667 }
668
669 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
670 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
671 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
672 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
673 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
674   BasicBlock *BB = TI->getParent();
675   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
676   assert(CV && "Not a comparison?");
677   bool Changed = false;
678
679   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
680   while (!Preds.empty()) {
681     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
682
683     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
684     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
685     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
686
687     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
688       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
689       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
690       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
691
692       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
693       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
694
695       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
696       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
697       // build.
698       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
699
700       if (PredDefault == BB) {
701         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
702         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
703         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
704         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
705           if (PredCases[i].second != BB)
706             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
707           else {
708             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
709             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
710             PredCases.pop_back();
711             --i; --e;
712           }
713
714         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
715         if (PredDefault != BBDefault) {
716           PredDefault->removePredecessor(Pred);
717           PredDefault = BBDefault;
718           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
719         }
720         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
721           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
722               BBCases[i].second != BBDefault) {
723             PredCases.push_back(BBCases[i]);
724             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
725           }
726
727       } else {
728         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
729         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
730         // activated.
731         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
732         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
733           if (PredCases[i].second == BB) {
734             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
735             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
736             PredCases.pop_back();
737             --i; --e;
738           }
739
740         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
741         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
742         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
743           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
744             // If this is one we are capable of getting...
745             PredCases.push_back(BBCases[i]);
746             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
747             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
748           }
749
750         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
751         // they must go to the default destination of TI.
752         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
753                                     PTIHandled.begin(),
754                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
755           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
756           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
757         }
758       }
759
760       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
761       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
762       // successors.
763       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
764         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
765
766       // Convert pointer to int before we switch.
767       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
768         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
769         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
770                               "magicptr", PTI);
771       }
772
773       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
774       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
775                                              PredCases.size(), PTI);
776       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
777         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
778
779       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
780
781       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
782       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
783       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
784       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
785       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
786         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
787           if (InfLoopBlock == 0) {
788             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
789             // or it won't matter if it's hot. :)
790             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
791                                               "infloop", BB->getParent());
792             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
793           }
794           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
795         }
796
797       Changed = true;
798     }
799   }
800   return Changed;
801 }
802
803 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
804 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
805 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
806 // to put the select in this case.
807 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
808                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
809   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
810     PHINode *PN;
811     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
812          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
813       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
814       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
815       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
816         return false;
817       }
818     }
819   }
820   return true;
821 }
822
823 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
824 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
825 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
826 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
827   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
828   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
829   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
830   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
831   // identical order.
832   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
833   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
834
835   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
836   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
837
838   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
839   // Skip debug info if it is not identical.
840   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
841   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
842   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
843     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
844       I1 = BB1_Itr++;
845     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
846       I2 = BB2_Itr++;
847   }
848   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
849       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
850     return false;
851
852   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
853   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
854
855   do {
856     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
857     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
858     if (isa<TerminatorInst>(I1))
859       goto HoistTerminator;
860
861     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
862     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
863     // the now redundant second instruction.
864     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
865     if (!I2->use_empty())
866       I2->replaceAllUsesWith(I1);
867     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
868     I2->eraseFromParent();
869
870     I1 = BB1_Itr++;
871     I2 = BB2_Itr++;
872     // Skip debug info if it is not identical.
873     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
874     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
875     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
876       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
877         I1 = BB1_Itr++;
878       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
879         I2 = BB2_Itr++;
880     }
881   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
882
883   return true;
884
885 HoistTerminator:
886   // It may not be possible to hoist an invoke.
887   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
888     return true;
889
890   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
891   Instruction *NT = I1->clone();
892   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
893   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
894     I1->replaceAllUsesWith(NT);
895     I2->replaceAllUsesWith(NT);
896     NT->takeName(I1);
897   }
898
899   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
900   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
901   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
902   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
903   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
904   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
905     PHINode *PN;
906     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
907          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
908       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
909       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
910       if (BB1V == BB2V) continue;
911       
912       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
913       // that determines the right value.
914       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
915       if (SI == 0)
916         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
917                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
918       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
919       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
920         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
921           PN->setIncomingValue(i, SI);
922     }
923   }
924
925   // Update any PHI nodes in our new successors.
926   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
927     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
928
929   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
930   return true;
931 }
932
933 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
934 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
935 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
936 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
937 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
938   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
939   // terminator) for now.
940   Instruction *HInst = NULL;
941   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
942   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
943        BBI != BBE; ++BBI) {
944     Instruction *I = BBI;
945     // Skip debug info.
946     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
947     if (I == Term) break;
948
949     if (HInst)
950       return false;
951     HInst = I;
952   }
953   if (!HInst)
954     return false;
955
956   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
957   Value *BrCond = BI->getCondition();
958   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
959     return false;
960
961   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
962   // to swap the select operands later.
963   bool Invert = false;
964   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
965     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
966     Invert = true;
967   }
968
969   // Turn
970   // BB:
971   //     %t1 = icmp
972   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
973   // BB1:
974   //     %t3 = add %t2, c
975   //     br label BB2
976   // BB2:
977   // =>
978   // BB:
979   //     %t1 = icmp
980   //     %t4 = add %t2, c
981   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
982   switch (HInst->getOpcode()) {
983   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
984   case Instruction::Add:
985   case Instruction::Sub:
986     // Not worth doing for vector ops.
987     if (HInst->getType()->isVectorTy())
988       return false;
989     break;
990   case Instruction::And:
991   case Instruction::Or:
992   case Instruction::Xor:
993   case Instruction::Shl:
994   case Instruction::LShr:
995   case Instruction::AShr:
996     // Don't mess with vector operations.
997     if (HInst->getType()->isVectorTy())
998       return false;
999     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
1000   }
1001   
1002   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
1003   if (HInst->use_empty()) {
1004     HInst->eraseFromParent();
1005     return true;
1006   }
1007
1008   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
1009   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
1010   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
1011   // select if the condition is false.
1012   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1013   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
1014   Value *FalseV = NULL;
1015   
1016   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
1017   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
1018        UI != E; ++UI) {
1019     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
1020     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
1021     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
1022     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
1023       return false;
1024     PHIUses.push_back(PN);
1025     
1026     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1027     if (!FalseV)
1028       FalseV = PHIV;
1029     else if (FalseV != PHIV)
1030       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
1031   }
1032   
1033   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
1034
1035   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1036   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1037   // being sunk into the use block.
1038   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1039        i != e; ++i) {
1040     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1041     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1042         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1043       return false;
1044   }
1045
1046   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1047   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1048   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1049   if (InsertPos != BIParent->begin())
1050     --InsertPos;
1051   // Skip debug info between condition and branch.
1052   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1053     --InsertPos;
1054   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1055     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1056     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1057         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1058       BB1Insns.insert(BB1I);
1059     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1060         UI != UE; ++UI) {
1061       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1062       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1063       
1064       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1065       // branch instruction.
1066       InsertPos = BI;
1067       break;
1068     }
1069   } else
1070     InsertPos = BI;
1071   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1072
1073   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1074   // false value is the previously determined FalseV.
1075   SelectInst *SI;
1076   if (Invert)
1077     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1078                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1079   else
1080     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1081                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1082
1083   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1084   // "if" blocks.
1085   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1086     PHINode *PN = PHIUses[i];
1087     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1088       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1089         PN->setIncomingValue(j, SI);
1090   }
1091
1092   ++NumSpeculations;
1093   return true;
1094 }
1095
1096 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1097 /// across this block.
1098 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1099   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1100   unsigned Size = 0;
1101   
1102   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1103     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1104       continue;
1105     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1106     ++Size;
1107     
1108     // We can only support instructions that do not define values that are
1109     // live outside of the current basic block.
1110     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1111          UI != E; ++UI) {
1112       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1113       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1114     }
1115     
1116     // Looks ok, continue checking.
1117   }
1118
1119   return true;
1120 }
1121
1122 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1123 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1124 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1125 /// ultimate destination.
1126 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1127   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1128   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1129   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1130   // outside of the block.
1131   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1132     return false;
1133   
1134   // Degenerate case of a single entry PHI.
1135   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1136     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1137     return true;    
1138   }
1139
1140   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1141   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1142   
1143   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1144   // constants.
1145   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1146     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1147     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1148     
1149     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1150     // branch to RealDest.
1151     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1152     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1153     
1154     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1155     
1156     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1157     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1158     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1159     // the edge we are about to create.
1160     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1161                                             RealDest->getName()+".critedge",
1162                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1163     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1164     
1165     // Update PHI nodes.
1166     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1167
1168     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1169     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1170     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1171     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1172     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1173     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1174       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1175         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1176         continue;
1177       }
1178       // Clone the instruction.
1179       Instruction *N = BBI->clone();
1180       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1181       
1182       // Update operands due to translation.
1183       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1184            i != e; ++i) {
1185         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1186         if (PI != TranslateMap.end())
1187           *i = PI->second;
1188       }
1189       
1190       // Check for trivial simplification.
1191       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1192         TranslateMap[BBI] = V;
1193         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1194       } else {
1195         // Insert the new instruction into its new home.
1196         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1197         if (!BBI->use_empty())
1198           TranslateMap[BBI] = N;
1199       }
1200     }
1201
1202     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1203     // to EdgeBB instead.
1204     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1205     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1206       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1207         BB->removePredecessor(PredBB);
1208         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1209       }
1210     
1211     // Recurse, simplifying any other constants.
1212     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1213   }
1214
1215   return false;
1216 }
1217
1218 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1219 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1220 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1221   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1222   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1223   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1224   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1225   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1226   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1227   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1228   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1229   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1230   if (!IfCond ||
1231       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1232       isa<ConstantInt>(IfCond))
1233     return false;
1234   
1235   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1236   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1237   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1238   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1239   // fewer PHI nodes in this block.
1240   unsigned NumPhis = 0;
1241   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1242     if (NumPhis > 2)
1243       return false;
1244   
1245   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1246   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1247   // that need to be moved to the dominating block.
1248   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1249   unsigned MaxCostVal0 = 1, MaxCostVal1 = 1;
1250   
1251   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1252     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1253     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1254       PN->replaceAllUsesWith(V);
1255       PN->eraseFromParent();
1256       continue;
1257     }
1258     
1259     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1260                              MaxCostVal0) ||
1261         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1262                              MaxCostVal1))
1263       return false;
1264   }
1265   
1266   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1267   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1268   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1269   if (PN == 0) return true;
1270   
1271   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1272   // often be turned into switches and other things.
1273   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1274       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1275        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1276        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1277     return false;
1278   
1279   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1280   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1281   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1282   // worth promoting to select instructions.
1283   BasicBlock *DomBlock = 0;
1284   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1285   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1286   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1287     IfBlock1 = 0;
1288   } else {
1289     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1290     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1291       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1292         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1293         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1294         // flow, so the xform is not worth it.
1295         return false;
1296       }
1297   }
1298     
1299   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1300     IfBlock2 = 0;
1301   } else {
1302     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1303     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1304       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1305         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1306         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1307         // flow, so the xform is not worth it.
1308         return false;
1309       }
1310   }
1311   
1312   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1313                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1314       
1315   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1316   // do all of the PHI's now.
1317   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1318   
1319   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1320   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1321   if (IfBlock1)
1322     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1323                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1324                                    IfBlock1->getTerminator());
1325   if (IfBlock2)
1326     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1327                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1328                                    IfBlock2->getTerminator());
1329   
1330   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1331     // Change the PHI node into a select instruction.
1332     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1333     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1334     
1335     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1336     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1337     NV->takeName(PN);
1338     PN->eraseFromParent();
1339   }
1340   
1341   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1342   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1343   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1344   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1345   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1346   OldTI->eraseFromParent();
1347   return true;
1348 }
1349
1350 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1351 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1352 /// introducing a select if the return values disagree.
1353 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1354   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1355   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1356   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1357   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1358   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1359   
1360   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1361   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1362   // computation on one path or the other.
1363   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1364     return false;
1365   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1366     return false;
1367
1368   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1369   // there is no return value for this function, just change the
1370   // branch into a return.
1371   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1372     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1373     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1374     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1375     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1376     return true;
1377   }
1378     
1379   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1380   // so we can insert a new select instruction.
1381   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1382   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1383   
1384   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1385   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1386     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1387       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1388   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1389     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1390       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1391   
1392   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1393   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1394   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1395   // constant expression that prevents this transformation from being
1396   // safe.
1397   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1398     if (TCV->canTrap())
1399       return false;
1400   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1401     if (FCV->canTrap())
1402       return false;
1403   
1404   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1405   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1406   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1407   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1408   
1409   // Insert select instructions where needed.
1410   Value *BrCond = BI->getCondition();
1411   if (TrueValue) {
1412     // Insert a select if the results differ.
1413     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1414     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1415       TrueValue = FalseValue;
1416     } else {
1417       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1418                                      FalseValue, "retval", BI);
1419     }
1420   }
1421
1422   Value *RI = !TrueValue ?
1423               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1424               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1425   (void) RI;
1426       
1427   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1428                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1429                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1430       
1431   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1432
1433   return true;
1434 }
1435
1436 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1437 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1438 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1439 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1440   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1441   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1442   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1443     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1444   return false;
1445
1446   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1447   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1448   // must be at the front of the block.
1449   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1450
1451   // Ignore dbg intrinsics.
1452   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1453     
1454   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1455   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1456   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1457   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1458   Instruction *BonusInst = 0;
1459   if (&*FrontIt != Cond &&
1460       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1461       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1462     BonusInst = &*FrontIt;
1463     ++FrontIt;
1464     
1465     // Ignore dbg intrinsics.
1466     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1467   }
1468
1469   // Only a single bonus inst is allowed.
1470   if (&*FrontIt != Cond)
1471     return false;
1472   
1473   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1474   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1475
1476   // Ingore dbg intrinsics.
1477   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
1478   
1479   if (&*CondIt != BI)
1480     return false;
1481
1482   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1483   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1484   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1485     if (CE->canTrap())
1486       return false;
1487   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1488     if (CE->canTrap())
1489       return false;
1490   
1491   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1492   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1493   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1494   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1495     return false;
1496
1497   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1498     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1499     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1500     
1501     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1502     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1503     // blocks.
1504     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() || !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1505       continue;
1506     
1507     // Determine if the two branches share a common destination.
1508     Instruction::BinaryOps Opc;
1509     bool InvertPredCond = false;
1510     
1511     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1512       Opc = Instruction::Or;
1513     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1514       Opc = Instruction::And;
1515     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1516       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1517     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1518       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1519     else
1520       continue;
1521
1522     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1523     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1524     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1525     // out-of-order core by speculating them earlier.
1526     if (BonusInst) {
1527       // Collect the values used by the bonus inst
1528       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1529       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1530            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1531         Value* V = *OI;
1532         if (!isa<Constant>(V))
1533           UsedValues.insert(V);
1534       }
1535
1536       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1537       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1538       
1539       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1540       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1541       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1542       while (!Worklist.empty()) {
1543         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1544         Worklist.pop_back();
1545         
1546         if (Pair.second >= 4) continue;
1547         UsedValues.erase(Pair.first);
1548         if (UsedValues.empty()) break;
1549         
1550         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1551           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1552                OI != OE; ++OI)
1553             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1554         }       
1555       }
1556       
1557       if (!UsedValues.empty()) return false;
1558     }
1559
1560     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1561     
1562     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1563     if (InvertPredCond) {
1564       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1565       
1566       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1567         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1568         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1569       } else {
1570         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1571                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1572       }
1573       
1574       PBI->setCondition(NewCond);
1575       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1576       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1577       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1578       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1579     }
1580     
1581     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1582     Instruction *NewBonus = 0;
1583     if (BonusInst) {
1584       NewBonus = BonusInst->clone();
1585       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1586       NewBonus->takeName(BonusInst);
1587       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1588     }
1589     
1590     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1591     // two conditions together.
1592     Instruction *New = Cond->clone();
1593     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1594     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1595     New->takeName(Cond);
1596     Cond->setName(New->getName()+".old");
1597     
1598     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1599                                             New, "or.cond", PBI);
1600     PBI->setCondition(NewCond);
1601     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1602       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1603       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1604     }
1605     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1606       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1607       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1608     }
1609
1610     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
1611     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1612       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
1613         I->clone()->insertBefore(PBI);
1614       
1615     return true;
1616   }
1617   return false;
1618 }
1619
1620 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1621 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1622 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1623 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1624 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1625   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1626   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1627
1628   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1629   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1630   // this conditional branch redundant.
1631   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1632       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1633     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1634     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1635     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1636       // Turn this into a branch on constant.
1637       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1638       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1639                                         CondIsTrue));
1640       return true;  // Nuke the branch on constant.
1641     }
1642     
1643     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1644     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1645     // simplifycfg will thread the block.
1646     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1647       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1648       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1649                                        std::distance(PB, PE),
1650                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1651                                        BB->begin());
1652       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1653       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1654       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1655       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1656         BasicBlock *P = *PI;
1657         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1658             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1659             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1660             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1661           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1662           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1663                                               CondIsTrue), P);
1664         } else {
1665           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1666         }
1667       }
1668       
1669       BI->setCondition(NewPN);
1670       return true;
1671     }
1672   }
1673   
1674   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1675   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1676   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1677   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1678   // Ignore dbg intrinsics.
1679   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1680     ++BBI;
1681   if (&*BBI != BI)
1682     return false;
1683
1684   
1685   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1686     if (CE->canTrap())
1687       return false;
1688   
1689   int PBIOp, BIOp;
1690   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1691     PBIOp = BIOp = 0;
1692   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1693     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1694   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1695     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1696   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1697     PBIOp = BIOp = 1;
1698   else
1699     return false;
1700     
1701   // Check to make sure that the other destination of this branch
1702   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1703   // keep getting unwound.
1704   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1705     return false;
1706     
1707   // Do not perform this transformation if it would require 
1708   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1709   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1710   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1711       
1712   unsigned NumPhis = 0;
1713   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1714        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1715     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1716       return false;
1717     
1718   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1719   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1720   
1721   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1722                << "AND: " << *BI->getParent());
1723   
1724   
1725   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1726   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1727   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1728   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1729   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1730   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1731   // infinite loop with no cond branch.
1732   if (OtherDest == BB) {
1733     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1734     // or it won't matter if it's hot. :)
1735     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1736                                                   "infloop", BB->getParent());
1737     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1738     OtherDest = InfLoopBlock;
1739   }  
1740   
1741   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1742   
1743   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1744   // it alone, but modify PBI.
1745   
1746   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1747   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1748   if (PBIOp)
1749     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1750                                         PBICond->getName()+".not",
1751                                         PBI);
1752   Value *BICond = BI->getCondition();
1753   if (BIOp)
1754     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1755                                        BICond->getName()+".not",
1756                                        PBI);
1757   // Merge the conditions.
1758   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1759   
1760   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1761   PBI->setCondition(Cond);
1762   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1763   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1764   
1765   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1766   // block that are identical to the entries for BI's block.
1767   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1768   
1769   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1770   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1771   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1772   // them agree.
1773   PHINode *PN;
1774   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1775        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1776     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1777     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1778     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1779     if (BIV != PBIV) {
1780       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1781       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1782                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1783       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1784     }
1785   }
1786   
1787   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1788   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1789   
1790   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1791   // one fewer predecessor.
1792   return true;
1793 }
1794
1795 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1796 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1797 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1798 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1799 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1800 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1801                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1802   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1803   // First, figure out which successors to preserve.
1804   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1805   // successor.
1806   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1807   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1808
1809   // Then remove the rest.
1810   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1811     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1812     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1813     if (Succ == KeepEdge1)
1814       KeepEdge1 = 0;
1815     else if (Succ == KeepEdge2)
1816       KeepEdge2 = 0;
1817     else
1818       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1819   }
1820
1821   // Insert an appropriate new terminator.
1822   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1823     if (TrueBB == FalseBB)
1824       // We were only looking for one successor, and it was present.
1825       // Create an unconditional branch to it.
1826       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1827     else
1828       // We found both of the successors we were looking for.
1829       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1830       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1831   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1832     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1833     // terminator must be unreachable.
1834     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1835   } else {
1836     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1837     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1838     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1839     if (KeepEdge1 == 0)
1840       // Only TrueBB was found.
1841       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1842     else
1843       // Only FalseBB was found.
1844       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1845   }
1846
1847   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1848   return true;
1849 }
1850
1851 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1852 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1853 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1854 // unconditional otherwise.
1855 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1856   // Check for constant integer values in the select.
1857   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1858   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1859   if (!TrueVal || !FalseVal)
1860     return false;
1861
1862   // Find the relevant condition and destinations.
1863   Value *Condition = Select->getCondition();
1864   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1865   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1866
1867   // Perform the actual simplification.
1868   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1869 }
1870
1871 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1872 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1873 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1874 // with
1875 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1876 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1877   // Check that both operands of the select are block addresses.
1878   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1879   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1880   if (!TBA || !FBA)
1881     return false;
1882
1883   // Extract the actual blocks.
1884   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1885   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1886
1887   // Perform the actual simplification.
1888   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1889 }
1890
1891 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1892 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1893 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1894 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1895 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1896 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1897 /// like:
1898 ///
1899 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1900 /// DEFAULT:
1901 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1902 ///   br label %end
1903 /// end:
1904 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1905 /// 
1906 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1907 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1908 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1909                                                   const TargetData *TD) {
1910   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1911   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1912   // complex.
1913   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1914
1915   Value *V = ICI->getOperand(0);
1916   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1917   
1918   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1919   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1920   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1921   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1922   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1923   
1924   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1925   if (SI->getCondition() != V)
1926     return false;
1927   
1928   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1929   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1930   // away.
1931   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1932     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1933     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1934     ICI->setOperand(0, VVal);
1935     
1936     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1937       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1938       ICI->eraseFromParent();
1939     }
1940     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1941     return SimplifyCFG(BB) | true;
1942   }
1943   
1944   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1945   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1946   // and zap it.
1947   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1948     Value *V;
1949     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1950       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1951     else
1952       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1953     
1954     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1955     ICI->eraseFromParent();
1956     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1957     return SimplifyCFG(BB) | true;
1958   }
1959   
1960   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1961   // the block.
1962   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1963   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1964   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1965       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1966     return false;
1967
1968   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1969   // true in the PHI.
1970   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1971   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1972
1973   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1974     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1975
1976   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1977   // false depending on if it is EQ or NE.
1978   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1979   ICI->eraseFromParent();
1980
1981   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1982   // the switch to the merge point on the compared value.
1983   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1984                                          BB->getParent(), BB);
1985   SI->addCase(Cst, NewBB);
1986   
1987   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1988   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1989   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1990   return true;
1991 }
1992
1993 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1994 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1995 /// fold it into a switch instruction if so.
1996 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1997   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1998   if (Cond == 0) return false;
1999   
2000   
2001   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2002   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2003   // 'setne's and'ed together, collect them.
2004   Value *CompVal = 0;
2005   std::vector<ConstantInt*> Values;
2006   bool TrueWhenEqual = true;
2007   Value *ExtraCase = 0;
2008   unsigned UsedICmps = 0;
2009   
2010   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2011     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
2012                                      UsedICmps);
2013   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2014     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
2015                                      UsedICmps);
2016     TrueWhenEqual = false;
2017   }
2018   
2019   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2020   if (CompVal == 0) return false;
2021
2022   // Avoid turning single icmps into a switch.
2023   if (UsedICmps <= 1)
2024     return false;
2025
2026   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2027   // instruction can't handle, remove them now.
2028   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2029   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2030   
2031   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2032   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2033   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2034   
2035   // Figure out which block is which destination.
2036   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2037   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2038   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2039   
2040   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2041   
2042   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2043                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2044   
2045   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2046   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2047   // right before the condbr to handle it.
2048   if (ExtraCase) {
2049     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2050     // Remove the uncond branch added to the old block.
2051     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2052     
2053     if (TrueWhenEqual)
2054       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
2055     else
2056       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
2057       
2058     OldTI->eraseFromParent();
2059     
2060     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2061     // for the edge we just added.
2062     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2063     
2064     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2065           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2066     BB = NewBB;
2067   }
2068   
2069   // Convert pointer to int before we switch.
2070   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2071     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2072     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2073                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2074                                "magicptr", BI);
2075   }
2076   
2077   // Create the new switch instruction now.
2078   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
2079   
2080   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2081   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2082     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2083   
2084   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2085   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2086   // the number of edges added.
2087   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2088        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2089     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2090     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2091     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2092       PN->addIncoming(InVal, BB);
2093   }
2094   
2095   // Erase the old branch instruction.
2096   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2097   
2098   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2099   return true;
2100 }
2101
2102 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2103   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2104   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2105   
2106   // Find predecessors that end with branches.
2107   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2108   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2109   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2110     BasicBlock *P = *PI;
2111     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2112     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2113       if (BI->isUnconditional())
2114         UncondBranchPreds.push_back(P);
2115       else
2116         CondBranchPreds.push_back(BI);
2117     }
2118   }
2119   
2120   // If we found some, do the transformation!
2121   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2122     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2123       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2124       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2125             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2126       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2127     }
2128     
2129     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2130     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2131       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2132       BB->eraseFromParent();
2133     
2134     return true;
2135   }
2136   
2137   // Check out all of the conditional branches going to this return
2138   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2139   // branch itself into a select/return pair.
2140   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2141     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2142     
2143     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2144     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2145         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2146         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2147       return true;
2148   }
2149   return false;
2150 }
2151
2152 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2153   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2154   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2155   // destination with call instructions.
2156   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2157   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2158
2159   bool Changed = false;
2160   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2161   while (!Preds.empty()) {
2162     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2163     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2164     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2165       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2166       // is now a fall through.
2167       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2168       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2169       
2170       // Insert the call now.
2171       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2172       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2173                                       Args.begin(), Args.end(),
2174                                       II->getName(), BI);
2175       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2176       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2177       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2178       II->replaceAllUsesWith(CI);
2179       delete II;
2180       Changed = true;
2181     }
2182     
2183     Preds.pop_back();
2184   }
2185   
2186   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2187   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2188       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2189     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2190     BB->eraseFromParent();
2191     return true;
2192   }
2193   
2194   return Changed;  
2195 }
2196
2197 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2198   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2199   
2200   bool Changed = false;
2201   
2202   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2203   // be removed, do so.
2204   while (UI != BB->begin()) {
2205     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2206     --BBI;
2207     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2208     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2209     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2210     
2211     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2212       if (SI->isVolatile())
2213         break;
2214     
2215     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2216       if (LI->isVolatile())
2217         break;
2218     
2219     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2220     if (!BBI->use_empty())
2221       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2222     BBI->eraseFromParent();
2223     Changed = true;
2224   }
2225   
2226   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2227   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2228   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2229   
2230   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2231   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2232     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2233     
2234     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2235       if (BI->isUnconditional()) {
2236         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2237           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2238           TI->eraseFromParent();
2239           Changed = true;
2240         }
2241       } else {
2242         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2243           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2244           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2245         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2246           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2247           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2248           Changed = true;
2249         }
2250       }
2251     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2252       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2253         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2254           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2255           SI->removeCase(i);
2256           --i; --e;
2257           Changed = true;
2258         }
2259       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2260       // destination and make it the default.
2261       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2262         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2263         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2264           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2265               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2266           if (entry.first == 0) {
2267             entry.first = 1;
2268             entry.second = i;
2269           } else {
2270             entry.first++;
2271           }
2272         }
2273
2274         // Find the most popular block.
2275         unsigned MaxPop = 0;
2276         unsigned MaxIndex = 0;
2277         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2278         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2279              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2280           if (I->second.first > MaxPop || 
2281               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2282             MaxPop = I->second.first;
2283             MaxIndex = I->second.second;
2284             MaxBlock = I->first;
2285           }
2286         }
2287         if (MaxBlock) {
2288           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2289           // edges to it.
2290           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2291           Changed = true;
2292           
2293           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2294           // it.
2295           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2296             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2297               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2298           
2299           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2300             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2301               SI->removeCase(i);
2302               --i; --e;
2303             }
2304         }
2305       }
2306     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2307       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2308         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2309         // place to note that the call does not throw though.
2310         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2311         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2312         
2313         // Insert the call now...
2314         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2315         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2316                                         Args.begin(), Args.end(),
2317                                         II->getName(), BI);
2318         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2319         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2320         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2321         II->replaceAllUsesWith(CI);
2322         delete II;
2323         Changed = true;
2324       }
2325     }
2326   }
2327   
2328   // If this block is now dead, remove it.
2329   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2330       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2331     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2332     BB->eraseFromParent();
2333     return true;
2334   }
2335
2336   return Changed;
2337 }
2338
2339 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2340 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2341 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2342   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2343
2344   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2345   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2346   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2347   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2348     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2349       return false;
2350     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2351   }
2352   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2353
2354   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2355   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2356   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2357     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2358       return false;
2359   }
2360
2361   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2362   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2363
2364   Value *Sub = SI->getCondition();
2365   if (!Offset->isNullValue())
2366     Sub = BinaryOperator::CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off", SI);
2367   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2368   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2369
2370   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2371   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2372        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2373     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2374       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2375   }
2376   SI->eraseFromParent();
2377
2378   return true;
2379 }
2380
2381 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2382   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2383   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2384     return false;
2385
2386   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2387
2388   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2389   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2390   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2391     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2392       return SimplifyCFG(BB) | true;
2393
2394   Value *Cond = SI->getCondition();
2395   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2396     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2397       return SimplifyCFG(BB) | true;
2398
2399   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2400   // away into any preds.
2401   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2402   // Ignore dbg intrinsics.
2403   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2404     ++BBI;
2405   if (SI == &*BBI)
2406     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2407       return SimplifyCFG(BB) | true;
2408
2409   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2410   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2411     return SimplifyCFG(BB) | true;
2412   
2413   return false;
2414 }
2415
2416 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2417   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2418   bool Changed = false;
2419   
2420   // Eliminate redundant destinations.
2421   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2422   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2423     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2424     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2425       Dest->removePredecessor(BB);
2426       IBI->removeDestination(i);
2427       --i; --e;
2428       Changed = true;
2429     }
2430   } 
2431
2432   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2433     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2434     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2435     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2436     return true;
2437   }
2438   
2439   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2440     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2441     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2442     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2443     return true;
2444   }
2445   
2446   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2447     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2448       return SimplifyCFG(BB) | true;
2449   }
2450   return Changed;
2451 }
2452
2453 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2454   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2455   
2456   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2457   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2458   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2459       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2460     return true;
2461   
2462   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2463   // against a constant, try to simplify the block.
2464   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2465     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2466       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2467         ;
2468       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2469         return true;
2470     }
2471   
2472   return false;
2473 }
2474
2475
2476 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2477   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2478   
2479   // Conditional branch
2480   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2481     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2482     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2483     // switch.
2484     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2485       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2486         return SimplifyCFG(BB) | true;
2487     
2488     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2489     // Ignore dbg intrinsics.
2490     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2491     // Ignore dbg intrinsics.
2492     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2493       ++I;
2494     if (&*I == BI) {
2495       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2496         return SimplifyCFG(BB) | true;
2497     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2498       ++I;
2499       // Ignore dbg intrinsics.
2500       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2501         ++I;
2502       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2503         return SimplifyCFG(BB) | true;
2504     }
2505   }
2506   
2507   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2508   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2509     return true;
2510   
2511   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2512   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2513   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2514   // can hoist it up to the branching block.
2515   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2516     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2517       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2518         return SimplifyCFG(BB) | true;
2519     } else {
2520       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2521       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2522       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2523       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2524           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2525         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2526           return SimplifyCFG(BB) | true;
2527     }
2528   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2529     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2530     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2531     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2532     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2533         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2534       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2535         return SimplifyCFG(BB) | true;
2536   }
2537   
2538   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2539   // through this block if any PHI node entries are constants.
2540   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2541     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2542       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2543         return SimplifyCFG(BB) | true;
2544   
2545   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2546   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2547   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2548   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2549     return SimplifyCFG(BB) | true;
2550   
2551   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2552   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2553     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2554       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2555         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2556           return SimplifyCFG(BB) | true;
2557
2558   return false;
2559 }
2560
2561 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2562   bool Changed = false;
2563
2564   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2565   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2566
2567   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2568   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2569   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2570        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2571       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2572     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2573     DeleteDeadBlock(BB);
2574     return true;
2575   }
2576
2577   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2578   // away...
2579   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2580
2581   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2582   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2583
2584   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2585   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2586   // if there are no PHI nodes.
2587   //
2588   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2589     return true;
2590   
2591   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2592   // eliminate it, do so now.
2593   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2594     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2595       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2596
2597   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2598     if (BI->isUnconditional()) {
2599       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2600     } else {
2601       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2602     }
2603   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2604     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2605   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2606     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2607   } else if (UnreachableInst *UI =
2608                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2609     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2610   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2611     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2612   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2613                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2614     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2615   }
2616
2617   return Changed;
2618 }
2619
2620 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2621 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2622 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2623 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2624 ///
2625 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2626   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2627 }