f6d7d76dbf66cbe13a5874ddf1368774a064da5c
[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/ConstantRange.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include <algorithm>
35 #include <set>
36 #include <map>
37 using namespace llvm;
38
39 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
40
41 namespace {
42 class SimplifyCFGOpt {
43   const TargetData *const TD;
44
45   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
46   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
47     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
48   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
49                                                      BasicBlock *Pred);
50   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
51
52   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
53   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
54   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
55   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
56   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
57   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
58   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
59
60 public:
61   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
62   bool run(BasicBlock *BB);
63 };
64 }
65
66 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
67 /// terminator instructions together.
68 ///
69 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
70   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
71   
72   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
73   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
74   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
75   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
76   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
77   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
78   
79   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
80     if (SI1Succs.count(*I))
81       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
82            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
83         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
84         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
85             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
86           return false;
87       }
88         
89   return true;
90 }
91
92 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
93 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
94 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
95 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
96 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
97                                   BasicBlock *ExistPred) {
98   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
99   
100   PHINode *PN;
101   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
102        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
103     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
104 }
105
106
107 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
108 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
109 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
110 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
111 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
112 /// be entered if the condition is false.
113 ///
114 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
115 /// instructions in them.
116 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
117                              BasicBlock *&IfFalse) {
118   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
119   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
120          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
121   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
122   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
123
124   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
125   // branches if possible anyway.
126   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
127   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
128   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
129     return 0;
130
131   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
132   // either are.
133   if (Pred2Br->isConditional()) {
134     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
135     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
136     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
137     // probably not profitable.
138     if (Pred1Br->isConditional())
139       return 0;
140
141     std::swap(Pred1, Pred2);
142     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
143   }
144
145   if (Pred1Br->isConditional()) {
146     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
147     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
148     // doesn't dominate BB.
149     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
150       return 0;
151     
152     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
153     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
154     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
155         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
156       IfTrue = Pred1;
157       IfFalse = Pred2;
158     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
159                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
160       IfTrue = Pred2;
161       IfFalse = Pred1;
162     } else {
163       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
164       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
165       return 0;
166     }
167
168     return Pred1Br->getCondition();
169   }
170
171   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
172   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
173   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
174   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
175   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
176     return 0;
177
178   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
179   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
180   if (BI == 0) return 0;
181   
182   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
183   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
184     IfTrue = Pred1;
185     IfFalse = Pred2;
186   } else {
187     IfTrue = Pred2;
188     IfFalse = Pred1;
189   }
190   return BI->getCondition();
191 }
192
193 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
194 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
195 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
196 /// which works well enough for us.
197 ///
198 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
199 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
200 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
201 /// and true is returned.
202 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
203                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts) {
204   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
205   if (!I) {
206     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
207     // can be executed unconditionally.
208     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
209       if (C->canTrap())
210         return false;
211     return true;
212   }
213   BasicBlock *PBB = I->getParent();
214
215   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
216   // the bottom of this block.
217   if (PBB == BB) return false;
218
219   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
220   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
221   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
222   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
223   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
224     return true;
225
226   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
227   // instructions in the 'if region'.
228   if (AggressiveInsts == 0) return false;
229   
230   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
231   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
232   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
233   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
234     return false;
235
236   switch (I->getOpcode()) {
237   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
238   case Instruction::Load:
239     // We have to check to make sure there are no instructions before the
240     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
241     // predecessor.
242     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
243       return false;
244     break;
245   case Instruction::Add:
246   case Instruction::Sub:
247   case Instruction::And:
248   case Instruction::Or:
249   case Instruction::Xor:
250   case Instruction::Shl:
251   case Instruction::LShr:
252   case Instruction::AShr:
253   case Instruction::ICmp:
254     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
255   }
256
257   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
258   // defined in the conditional region.
259   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
260     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
261       return false;
262   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
263   AggressiveInsts->insert(I);
264   return true;
265 }
266
267 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
268 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
269 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
270   // Normal constant int.
271   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
272   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
273     return CI;
274
275   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
276   // ConstantInt if possible.
277   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
278
279   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
280   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
281     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
282
283   // IntToPtr const int.
284   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
285     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
286       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
287         // The constant is very likely to have the right type already.
288         if (CI->getType() == PtrTy)
289           return CI;
290         else
291           return cast<ConstantInt>
292             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
293       }
294   return 0;
295 }
296
297 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
298 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
299 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
300 /// Values vector.
301 static Value *
302 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
303                        const TargetData *TD, bool isEQ) {
304   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
305   if (I == 0) return 0;
306   
307   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
308   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
309     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
310       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
311         Vals.push_back(C);
312         return I->getOperand(0);
313       }
314       
315       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
316       // the set.
317       ConstantRange Span =
318         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
319       
320       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
321       // x != 0 && x != 1.
322       if (!isEQ)
323         Span = Span.inverse();
324       
325       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
326       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
327           // We don't handle wrapped sets yet.
328           Span.isWrappedSet())
329         return 0;
330       
331       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
332         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
333       return I->getOperand(0);
334     }
335     return 0;
336   }
337   
338   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
339   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
340     return 0;
341   
342   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
343   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
344                                           isEQ)) {
345     unsigned NumVals = Vals.size();
346     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
347                                             isEQ)) {
348       if (LHS == RHS)
349         return LHS;
350       Vals.resize(NumVals);
351     }
352
353     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
354     // set it and return success.
355     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
356       Extra = I->getOperand(1);
357       return LHS;
358     }
359     
360     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
361     return 0;
362   }
363   
364   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
365   // use LHS as Extra.
366   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
367     Value *OldExtra = Extra;
368     Extra = I->getOperand(0);
369     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
370                                             isEQ))
371       return RHS;
372     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
373     Extra = OldExtra;
374   }
375   
376   return 0;
377 }
378       
379 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
380   Instruction* Cond = 0;
381   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
382     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
383   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
384     if (BI->isConditional())
385       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
386   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
387     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
388   }
389
390   TI->eraseFromParent();
391   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
392 }
393
394 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
395 /// to see if a value is equal to constant integer value.
396 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
397   Value *CV = 0;
398   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
399     // Do not permit merging of large switch instructions into their
400     // predecessors unless there is only one predecessor.
401     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
402                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
403       CV = SI->getCondition();
404   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
405     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
406       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
407         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
408              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
409             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
410           CV = ICI->getOperand(0);
411
412   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
413   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
414     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
415       CV = PTII->getOperand(0);
416   return CV;
417 }
418
419 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
420 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
421 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
422 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
423                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
424                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
425   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
426     Cases.reserve(SI->getNumCases());
427     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
428       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
429     return SI->getDefaultDest();
430   }
431
432   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
433   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
434   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
435                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
436                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
437   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
438 }
439
440
441 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
442 /// in the list that match the specified block.
443 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
444                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
445   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
446     if (Cases[i].second == BB) {
447       Cases.erase(Cases.begin()+i);
448       --i; --e;
449     }
450 }
451
452 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
453 /// well.
454 static bool
455 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
456               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
457   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
458
459   // Make V1 be smaller than V2.
460   if (V1->size() > V2->size())
461     std::swap(V1, V2);
462
463   if (V1->size() == 0) return false;
464   if (V1->size() == 1) {
465     // Just scan V2.
466     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
467     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
468       if (TheVal == (*V2)[i].first)
469         return true;
470   }
471
472   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
473   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
474   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
475   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
476   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
477     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
478       return true;
479     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
480       ++i1;
481     else
482       ++i2;
483   }
484   return false;
485 }
486
487 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
488 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
489 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
490 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
491 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
492 /// form of jump threading.
493 bool SimplifyCFGOpt::
494 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
495                                               BasicBlock *Pred) {
496   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
497   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
498
499   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
500   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
501   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
502
503   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
504   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
505   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
506                                                         PredCases);
507   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
508
509   // Find information about how control leaves this block.
510   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
511   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
512   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
513
514   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
515   // simplify TI based on this knowledge.
516   if (PredDef == TI->getParent()) {
517     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
518     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
519     // can simplify TI.
520     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
521       return false;
522     
523     if (isa<BranchInst>(TI)) {
524       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
525       // uncond br.
526       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
527       // Insert the new branch.
528       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
529       (void) NI;
530
531       // Remove PHI node entries for the dead edge.
532       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
533
534       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
535            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
536
537       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
538       return true;
539     }
540       
541     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
542     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
543     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
544     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
545       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
546
547     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
548                  << "Through successor TI: " << *TI);
549
550     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
551       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
552         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
553         SI->removeCase(i);
554       }
555
556     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
557     return true;
558   }
559   
560   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
561   // which value (or set of values) this is.
562   ConstantInt *TIV = 0;
563   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
564   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
565     if (PredCases[i].second == TIBB) {
566       if (TIV != 0)
567         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
568       TIV = PredCases[i].first;
569     }
570   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
571
572   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
573   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
574   BasicBlock *TheRealDest = 0;
575   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
576     if (ThisCases[i].first == TIV) {
577       TheRealDest = ThisCases[i].second;
578       break;
579     }
580
581   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
582   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
583
584   // Remove PHI node entries for dead edges.
585   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
586   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
587     if (*SI != CheckEdge)
588       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
589     else
590       CheckEdge = 0;
591
592   // Insert the new branch.
593   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
594   (void) NI;
595
596   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
597             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
598
599   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
600   return true;
601 }
602
603 namespace {
604   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
605   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
606   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
607   struct ConstantIntOrdering {
608     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
609       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
610     }
611   };
612 }
613
614 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
615   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
616   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
617   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
618     return 1;
619   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
620     return 0;
621   return -1;
622 }
623
624 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
625 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
626 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
627 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
628 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
629   BasicBlock *BB = TI->getParent();
630   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
631   assert(CV && "Not a comparison?");
632   bool Changed = false;
633
634   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
635   while (!Preds.empty()) {
636     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
637
638     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
639     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
640     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
641
642     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
643       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
644       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
645       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
646
647       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
648       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
649
650       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
651       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
652       // build.
653       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
654
655       if (PredDefault == BB) {
656         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
657         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
658         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
659         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
660           if (PredCases[i].second != BB)
661             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
662           else {
663             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
664             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
665             PredCases.pop_back();
666             --i; --e;
667           }
668
669         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
670         if (PredDefault != BBDefault) {
671           PredDefault->removePredecessor(Pred);
672           PredDefault = BBDefault;
673           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
674         }
675         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
676           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
677               BBCases[i].second != BBDefault) {
678             PredCases.push_back(BBCases[i]);
679             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
680           }
681
682       } else {
683         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
684         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
685         // activated.
686         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
687         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
688           if (PredCases[i].second == BB) {
689             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
690             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
691             PredCases.pop_back();
692             --i; --e;
693           }
694
695         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
696         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
697         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
698           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
699             // If this is one we are capable of getting...
700             PredCases.push_back(BBCases[i]);
701             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
702             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
703           }
704
705         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
706         // they must go to the default destination of TI.
707         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
708                                     PTIHandled.begin(),
709                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
710           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
711           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
712         }
713       }
714
715       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
716       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
717       // successors.
718       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
719         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
720
721       // Convert pointer to int before we switch.
722       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
723         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
724         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
725                               "magicptr", PTI);
726       }
727
728       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
729       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
730                                              PredCases.size(), PTI);
731       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
732         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
733
734       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
735
736       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
737       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
738       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
739       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
740       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
741         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
742           if (InfLoopBlock == 0) {
743             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
744             // or it won't matter if it's hot. :)
745             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
746                                               "infloop", BB->getParent());
747             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
748           }
749           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
750         }
751
752       Changed = true;
753     }
754   }
755   return Changed;
756 }
757
758 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
759 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
760 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
761 // to put the select in this case.
762 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
763                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
764   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
765     PHINode *PN;
766     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
767          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
768       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
769       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
770       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
771         return false;
772       }
773     }
774   }
775   return true;
776 }
777
778 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
779 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
780 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
781 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
782   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
783   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
784   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
785   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
786   // identical order.
787   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
788   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
789
790   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
791   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
792
793   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
794   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
795     I1 = BB1_Itr++;
796   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
797     I2 = BB2_Itr++;
798   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
799       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
800       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
801     return false;
802
803   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
804   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
805
806   do {
807     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
808     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
809     if (isa<TerminatorInst>(I1))
810       goto HoistTerminator;
811
812     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
813     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
814     // the now redundant second instruction.
815     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
816     if (!I2->use_empty())
817       I2->replaceAllUsesWith(I1);
818     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
819     I2->eraseFromParent();
820
821     I1 = BB1_Itr++;
822     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
823       I1 = BB1_Itr++;
824     I2 = BB2_Itr++;
825     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
826       I2 = BB2_Itr++;
827   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
828            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
829
830   return true;
831
832 HoistTerminator:
833   // It may not be possible to hoist an invoke.
834   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
835     return true;
836
837   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
838   Instruction *NT = I1->clone();
839   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
840   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
841     I1->replaceAllUsesWith(NT);
842     I2->replaceAllUsesWith(NT);
843     NT->takeName(I1);
844   }
845
846   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
847   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
848   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
849   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
850   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
851   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
852     PHINode *PN;
853     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
854          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
855       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
856       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
857       if (BB1V == BB2V) continue;
858       
859       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
860       // that determines the right value.
861       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
862       if (SI == 0)
863         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
864                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
865       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
866       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
867         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
868           PN->setIncomingValue(i, SI);
869     }
870   }
871
872   // Update any PHI nodes in our new successors.
873   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
874     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
875
876   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
877   return true;
878 }
879
880 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
881 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
882 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
883 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
884 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
885   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
886   // terminator) for now.
887   Instruction *HInst = NULL;
888   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
889   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
890        BBI != BBE; ++BBI) {
891     Instruction *I = BBI;
892     // Skip debug info.
893     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
894     if (I == Term) break;
895
896     if (HInst)
897       return false;
898     HInst = I;
899   }
900   if (!HInst)
901     return false;
902
903   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
904   Value *BrCond = BI->getCondition();
905   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
906     return false;
907
908   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
909   // to swap the select operands later.
910   bool Invert = false;
911   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
912     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
913     Invert = true;
914   }
915
916   // Turn
917   // BB:
918   //     %t1 = icmp
919   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
920   // BB1:
921   //     %t3 = add %t2, c
922   //     br label BB2
923   // BB2:
924   // =>
925   // BB:
926   //     %t1 = icmp
927   //     %t4 = add %t2, c
928   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
929   switch (HInst->getOpcode()) {
930   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
931   case Instruction::Add:
932   case Instruction::Sub:
933     // Not worth doing for vector ops.
934     if (HInst->getType()->isVectorTy())
935       return false;
936     break;
937   case Instruction::And:
938   case Instruction::Or:
939   case Instruction::Xor:
940   case Instruction::Shl:
941   case Instruction::LShr:
942   case Instruction::AShr:
943     // Don't mess with vector operations.
944     if (HInst->getType()->isVectorTy())
945       return false;
946     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
947   }
948   
949   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
950   if (HInst->use_empty()) {
951     HInst->eraseFromParent();
952     return true;
953   }
954
955   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
956   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
957   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
958   // select if the condition is false.
959   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
960   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
961   Value *FalseV = NULL;
962   
963   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
964   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
965        UI != E; ++UI) {
966     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
967     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
968     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
969     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
970       return false;
971     PHIUses.push_back(PN);
972     
973     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
974     if (!FalseV)
975       FalseV = PHIV;
976     else if (FalseV != PHIV)
977       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
978   }
979   
980   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
981
982   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
983   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
984   // being sunk into the use block.
985   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
986        i != e; ++i) {
987     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
988     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
989         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
990       return false;
991   }
992
993   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
994   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
995   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
996   if (InsertPos != BIParent->begin())
997     --InsertPos;
998   // Skip debug info between condition and branch.
999   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1000     --InsertPos;
1001   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1002     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1003     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1004         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1005       BB1Insns.insert(BB1I);
1006     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1007         UI != UE; ++UI) {
1008       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1009       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1010       
1011       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1012       // branch instruction.
1013       InsertPos = BI;
1014       break;
1015     }
1016   } else
1017     InsertPos = BI;
1018   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1019
1020   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1021   // false value is the previously determined FalseV.
1022   SelectInst *SI;
1023   if (Invert)
1024     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1025                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1026   else
1027     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1028                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1029
1030   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1031   // "if" blocks.
1032   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1033     PHINode *PN = PHIUses[i];
1034     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1035       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1036         PN->setIncomingValue(j, SI);
1037   }
1038
1039   ++NumSpeculations;
1040   return true;
1041 }
1042
1043 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1044 /// across this block.
1045 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1046   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1047   unsigned Size = 0;
1048   
1049   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1050     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1051       continue;
1052     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1053     ++Size;
1054     
1055     // We can only support instructions that do not define values that are
1056     // live outside of the current basic block.
1057     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1058          UI != E; ++UI) {
1059       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1060       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1061     }
1062     
1063     // Looks ok, continue checking.
1064   }
1065
1066   return true;
1067 }
1068
1069 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1070 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1071 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1072 /// ultimate destination.
1073 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1074   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1075   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1076   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1077   // outside of the block.
1078   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1079     return false;
1080   
1081   // Degenerate case of a single entry PHI.
1082   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1083     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1084     return true;    
1085   }
1086
1087   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1088   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1089   
1090   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1091   // constants.
1092   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1093     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1094     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1095     
1096     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1097     // branch to RealDest.
1098     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1099     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1100     
1101     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1102     
1103     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1104     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1105     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1106     // the edge we are about to create.
1107     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1108                                             RealDest->getName()+".critedge",
1109                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1110     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1111     
1112     // Update PHI nodes.
1113     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1114
1115     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1116     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1117     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1118     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1119     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1120     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1121       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1122         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1123         continue;
1124       }
1125       // Clone the instruction.
1126       Instruction *N = BBI->clone();
1127       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1128       
1129       // Update operands due to translation.
1130       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1131            i != e; ++i) {
1132         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1133         if (PI != TranslateMap.end())
1134           *i = PI->second;
1135       }
1136       
1137       // Check for trivial simplification.
1138       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1139         TranslateMap[BBI] = V;
1140         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1141       } else {
1142         // Insert the new instruction into its new home.
1143         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1144         if (!BBI->use_empty())
1145           TranslateMap[BBI] = N;
1146       }
1147     }
1148
1149     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1150     // to EdgeBB instead.
1151     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1152     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1153       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1154         BB->removePredecessor(PredBB);
1155         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1156       }
1157     
1158     // Recurse, simplifying any other constants.
1159     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1160   }
1161
1162   return false;
1163 }
1164
1165 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1166 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1167 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1168   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1169   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1170   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1171   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1172   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1173   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1174   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1175   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1176   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1177   if (!IfCond ||
1178       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1179       isa<ConstantInt>(IfCond))
1180     return false;
1181   
1182   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1183   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1184   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1185   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1186   // fewer PHI nodes in this block.
1187   unsigned NumPhis = 0;
1188   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1189     if (NumPhis > 2)
1190       return false;
1191   
1192   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1193   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1194   // that need to be moved to the dominating block.
1195   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1196   
1197   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1198     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1199     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1200       PN->replaceAllUsesWith(V);
1201       PN->eraseFromParent();
1202       continue;
1203     }
1204     
1205     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1206         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1207       return false;
1208   }
1209   
1210   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1211   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1212   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1213   if (PN == 0) return true;
1214   
1215   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1216   // often be turned into switches and other things.
1217   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1218       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1219        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1220        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1221     return false;
1222   
1223   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1224   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1225   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1226   // worth promoting to select instructions.
1227   BasicBlock *DomBlock = 0;
1228   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1229   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1230   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1231     IfBlock1 = 0;
1232   } else {
1233     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1234     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1235       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1236         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1237         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1238         // flow, so the xform is not worth it.
1239         return false;
1240       }
1241   }
1242     
1243   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1244     IfBlock2 = 0;
1245   } else {
1246     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1247     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1248       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1249         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1250         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1251         // flow, so the xform is not worth it.
1252         return false;
1253       }
1254   }
1255   
1256   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1257                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1258       
1259   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1260   // do all of the PHI's now.
1261   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1262   
1263   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1264   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1265   if (IfBlock1)
1266     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1267                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1268                                    IfBlock1->getTerminator());
1269   if (IfBlock2)
1270     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1271                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1272                                    IfBlock2->getTerminator());
1273   
1274   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1275     // Change the PHI node into a select instruction.
1276     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1277     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1278     
1279     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1280     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1281     NV->takeName(PN);
1282     PN->eraseFromParent();
1283   }
1284   
1285   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1286   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1287   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1288   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1289   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1290   OldTI->eraseFromParent();
1291   return true;
1292 }
1293
1294 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1295 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1296 /// introducing a select if the return values disagree.
1297 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1298   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1299   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1300   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1301   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1302   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1303   
1304   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1305   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1306   // computation on one path or the other.
1307   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1308     return false;
1309   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1310     return false;
1311
1312   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1313   // there is no return value for this function, just change the
1314   // branch into a return.
1315   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1316     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1317     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1318     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1319     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1320     return true;
1321   }
1322     
1323   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1324   // so we can insert a new select instruction.
1325   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1326   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1327   
1328   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1329   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1330     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1331       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1332   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1333     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1334       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1335   
1336   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1337   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1338   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1339   // constant expression that prevents this transformation from being
1340   // safe.
1341   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1342     if (TCV->canTrap())
1343       return false;
1344   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1345     if (FCV->canTrap())
1346       return false;
1347   
1348   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1349   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1350   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1351   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1352   
1353   // Insert select instructions where needed.
1354   Value *BrCond = BI->getCondition();
1355   if (TrueValue) {
1356     // Insert a select if the results differ.
1357     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1358     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1359       TrueValue = FalseValue;
1360     } else {
1361       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1362                                      FalseValue, "retval", BI);
1363     }
1364   }
1365
1366   Value *RI = !TrueValue ?
1367               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1368               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1369   (void) RI;
1370       
1371   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1372                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1373                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1374       
1375   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1376
1377   return true;
1378 }
1379
1380 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1381 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1382 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1383 /// destination.
1384 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1385   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1386   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1387   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1388     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1389   return false;
1390   
1391   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1392   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1393   // must be at the front of the block.
1394   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1395   // Ignore dbg intrinsics.
1396   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1397     ++FrontIt;
1398     
1399   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1400   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1401   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1402   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1403   Instruction *BonusInst = 0;
1404   if (&*FrontIt != Cond &&
1405       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1406       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1407     BonusInst = &*FrontIt;
1408     ++FrontIt;
1409   }
1410   
1411   // Only a single bonus inst is allowed.
1412   if (&*FrontIt != Cond)
1413     return false;
1414   
1415   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1416   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1417   // Ingore dbg intrinsics.
1418   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1419     ++CondIt;
1420   if (&*CondIt != BI) {
1421     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1422     return false;
1423   }
1424
1425   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1426   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1427   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1428     if (CE->canTrap())
1429       return false;
1430   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1431     if (CE->canTrap())
1432       return false;
1433   
1434   
1435   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1436   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1437   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1438   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1439     return false;
1440   
1441   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1442     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1443     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1444     
1445     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1446     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1447     // blocks.
1448     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1449         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1450       continue;
1451     
1452     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1453     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1454     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1455     // out-of-order core by speculating them earlier.
1456     if (BonusInst) {
1457       // Collect the values used by the bonus inst
1458       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1459       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1460            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1461         Value* V = *OI;
1462         if (!isa<Constant>(V))
1463           UsedValues.insert(V);
1464       }
1465
1466       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1467       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1468       
1469       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1470       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1471       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1472       while (!Worklist.empty()) {
1473         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1474         Worklist.pop_back();
1475         
1476         if (Pair.second >= 4) continue;
1477         UsedValues.erase(Pair.first);
1478         if (UsedValues.empty()) break;
1479         
1480         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1481           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1482                OI != OE; ++OI)
1483             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1484         }       
1485       }
1486       
1487       if (!UsedValues.empty()) return false;
1488     }
1489     
1490     Instruction::BinaryOps Opc;
1491     bool InvertPredCond = false;
1492
1493     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1494       Opc = Instruction::Or;
1495     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1496       Opc = Instruction::And;
1497     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1498       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1499     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1500       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1501     else
1502       continue;
1503
1504     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1505     
1506     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1507     if (InvertPredCond) {
1508       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1509       
1510       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1511         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1512         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1513       } else {
1514         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1515                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1516       }
1517       
1518       PBI->setCondition(NewCond);
1519       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1520       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1521       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1522       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1523     }
1524     
1525     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1526     Instruction *NewBonus = 0;
1527     if (BonusInst) {
1528       NewBonus = BonusInst->clone();
1529       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1530       NewBonus->takeName(BonusInst);
1531       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1532     }
1533     
1534     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1535     // two conditions together.
1536     Instruction *New = Cond->clone();
1537     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1538     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1539     New->takeName(Cond);
1540     Cond->setName(New->getName()+".old");
1541     
1542     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1543                                             New, "or.cond", PBI);
1544     PBI->setCondition(NewCond);
1545     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1546       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1547       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1548     }
1549     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1550       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1551       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1552     }
1553     return true;
1554   }
1555   return false;
1556 }
1557
1558 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1559 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1560 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1561 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1562 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1563   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1564   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1565
1566   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1567   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1568   // this conditional branch redundant.
1569   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1570       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1571     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1572     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1573     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1574       // Turn this into a branch on constant.
1575       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1576       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1577                                         CondIsTrue));
1578       return true;  // Nuke the branch on constant.
1579     }
1580     
1581     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1582     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1583     // simplifycfg will thread the block.
1584     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1585       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1586                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1587                                        BB->begin());
1588       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1589       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1590       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1591       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1592         BasicBlock *P = *PI;
1593         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1594             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1595             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1596             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1597           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1598           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1599                                               CondIsTrue), P);
1600         } else {
1601           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1602         }
1603       }
1604       
1605       BI->setCondition(NewPN);
1606       return true;
1607     }
1608   }
1609   
1610   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1611   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1612   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1613   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1614   // Ignore dbg intrinsics.
1615   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1616     ++BBI;
1617   if (&*BBI != BI)
1618     return false;
1619
1620   
1621   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1622     if (CE->canTrap())
1623       return false;
1624   
1625   int PBIOp, BIOp;
1626   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1627     PBIOp = BIOp = 0;
1628   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1629     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1630   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1631     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1632   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1633     PBIOp = BIOp = 1;
1634   else
1635     return false;
1636     
1637   // Check to make sure that the other destination of this branch
1638   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1639   // keep getting unwound.
1640   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1641     return false;
1642     
1643   // Do not perform this transformation if it would require 
1644   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1645   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1646   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1647       
1648   unsigned NumPhis = 0;
1649   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1650        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1651     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1652       return false;
1653     
1654   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1655   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1656   
1657   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1658                << "AND: " << *BI->getParent());
1659   
1660   
1661   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1662   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1663   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1664   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1665   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1666   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1667   // infinite loop with no cond branch.
1668   if (OtherDest == BB) {
1669     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1670     // or it won't matter if it's hot. :)
1671     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1672                                                   "infloop", BB->getParent());
1673     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1674     OtherDest = InfLoopBlock;
1675   }  
1676   
1677   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1678   
1679   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1680   // it alone, but modify PBI.
1681   
1682   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1683   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1684   if (PBIOp)
1685     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1686                                         PBICond->getName()+".not",
1687                                         PBI);
1688   Value *BICond = BI->getCondition();
1689   if (BIOp)
1690     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1691                                        BICond->getName()+".not",
1692                                        PBI);
1693   // Merge the conditions.
1694   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1695   
1696   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1697   PBI->setCondition(Cond);
1698   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1699   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1700   
1701   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1702   // block that are identical to the entries for BI's block.
1703   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1704   
1705   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1706   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1707   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1708   // them agree.
1709   PHINode *PN;
1710   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1711        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1712     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1713     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1714     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1715     if (BIV != PBIV) {
1716       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1717       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1718                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1719       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1720     }
1721   }
1722   
1723   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1724   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1725   
1726   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1727   // one fewer predecessor.
1728   return true;
1729 }
1730
1731 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1732 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1733 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1734 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1735 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1736 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1737                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1738   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1739   // First, figure out which successors to preserve.
1740   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1741   // successor.
1742   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1743   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1744
1745   // Then remove the rest.
1746   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1747     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1748     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1749     if (Succ == KeepEdge1)
1750       KeepEdge1 = 0;
1751     else if (Succ == KeepEdge2)
1752       KeepEdge2 = 0;
1753     else
1754       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1755   }
1756
1757   // Insert an appropriate new terminator.
1758   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1759     if (TrueBB == FalseBB)
1760       // We were only looking for one successor, and it was present.
1761       // Create an unconditional branch to it.
1762       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1763     else
1764       // We found both of the successors we were looking for.
1765       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1766       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1767   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1768     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1769     // terminator must be unreachable.
1770     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1771   } else {
1772     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1773     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1774     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1775     if (KeepEdge1 == 0)
1776       // Only TrueBB was found.
1777       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1778     else
1779       // Only FalseBB was found.
1780       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1781   }
1782
1783   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1784   return true;
1785 }
1786
1787 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1788 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1789 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1790 // with
1791 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1792 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1793   // Check that both operands of the select are block addresses.
1794   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1795   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1796   if (!TBA || !FBA)
1797     return false;
1798
1799   // Extract the actual blocks.
1800   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1801   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1802
1803   // Perform the actual simplification.
1804   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1805 }
1806
1807 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1808 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1809 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1810 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1811 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1812 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1813 /// like:
1814 ///
1815 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1816 /// DEFAULT:
1817 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1818 ///   br label %end
1819 /// end:
1820 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1821 /// 
1822 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1823 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1824 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1825                                                   const TargetData *TD) {
1826   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1827   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1828   // complex.
1829   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1830
1831   Value *V = ICI->getOperand(0);
1832   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1833   
1834   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1835   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1836   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1837   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1838   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1839   
1840   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1841   if (SI->getCondition() != V)
1842     return false;
1843   
1844   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1845   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1846   // away.
1847   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1848     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1849     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1850     ICI->setOperand(0, VVal);
1851     
1852     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1853       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1854       ICI->eraseFromParent();
1855     }
1856     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1857     return SimplifyCFG(BB) | true;
1858   }
1859   
1860   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1861   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1862   // and zap it.
1863   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1864     Value *V;
1865     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1866       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1867     else
1868       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1869     
1870     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1871     ICI->eraseFromParent();
1872     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1873     return SimplifyCFG(BB) | true;
1874   }
1875   
1876   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1877   // the block.
1878   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1879   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1880   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1881       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1882     return false;
1883
1884   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1885   // true in the PHI.
1886   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1887   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1888
1889   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1890     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1891
1892   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1893   // false depending on if it is EQ or NE.
1894   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1895   ICI->eraseFromParent();
1896
1897   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1898   // the switch to the merge point on the compared value.
1899   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1900                                          BB->getParent(), BB);
1901   SI->addCase(Cst, NewBB);
1902   
1903   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1904   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1905   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1906   return true;
1907 }
1908
1909 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1910 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1911 /// fold it into a switch instruction if so.
1912 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1913   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1914   if (Cond == 0) return false;
1915   
1916   
1917   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1918   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1919   // 'setne's and'ed together, collect them.
1920   Value *CompVal = 0;
1921   std::vector<ConstantInt*> Values;
1922   bool TrueWhenEqual = true;
1923   Value *ExtraCase = 0;
1924   
1925   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1926     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true);
1927   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1928     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false);
1929     TrueWhenEqual = false;
1930   }
1931   
1932   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1933   if (CompVal == 0) return false;
1934
1935   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1936   // instruction can't handle, remove them now.
1937   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
1938   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1939   
1940   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
1941   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
1942   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
1943   
1944   // Figure out which block is which destination.
1945   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1946   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1947   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1948   
1949   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1950   
1951   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
1952                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
1953   
1954   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
1955   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
1956   // right before the condbr to handle it.
1957   if (ExtraCase) {
1958     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
1959     // Remove the uncond branch added to the old block.
1960     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
1961     
1962     if (TrueWhenEqual)
1963       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
1964     else
1965       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
1966       
1967     OldTI->eraseFromParent();
1968     
1969     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
1970     // for the edge we just added.
1971     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
1972     
1973     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
1974           << "\nEXTRABB = " << *BB);
1975     BB = NewBB;
1976   }
1977   
1978   // Convert pointer to int before we switch.
1979   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
1980     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
1981     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
1982                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
1983                                "magicptr", BI);
1984   }
1985   
1986   // Create the new switch instruction now.
1987   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
1988   
1989   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1990   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1991     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1992   
1993   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1994   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1995   // the number of edges added.
1996   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1997        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1998     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1999     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2000     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2001       PN->addIncoming(InVal, BB);
2002   }
2003   
2004   // Erase the old branch instruction.
2005   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2006   
2007   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2008   return true;
2009 }
2010
2011 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2012   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2013   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2014   
2015   // Find predecessors that end with branches.
2016   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2017   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2018   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2019     BasicBlock *P = *PI;
2020     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2021     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2022       if (BI->isUnconditional())
2023         UncondBranchPreds.push_back(P);
2024       else
2025         CondBranchPreds.push_back(BI);
2026     }
2027   }
2028   
2029   // If we found some, do the transformation!
2030   if (!UncondBranchPreds.empty()) {
2031     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2032       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2033       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2034             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2035       Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
2036       // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
2037       Instruction *NewRet = RI->clone();
2038       Pred->getInstList().push_back(NewRet);
2039       
2040       // If the return instruction returns a value, and if the value was a
2041       // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
2042       for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
2043            i != e; ++i)
2044         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
2045           if (PN->getParent() == BB)
2046             *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
2047       
2048       // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
2049       // longer branch to them.
2050       BB->removePredecessor(Pred);
2051       UncondBranch->eraseFromParent();
2052     }
2053     
2054     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2055     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2056       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2057       BB->eraseFromParent();
2058     
2059     return true;
2060   }
2061   
2062   // Check out all of the conditional branches going to this return
2063   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2064   // branch itself into a select/return pair.
2065   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2066     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2067     
2068     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2069     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2070         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2071         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2072       return true;
2073   }
2074   return false;
2075 }
2076
2077 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2078   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2079   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2080   // destination with call instructions.
2081   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2082   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2083
2084   bool Changed = false;
2085   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2086   while (!Preds.empty()) {
2087     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2088     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2089     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2090       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2091       // is now a fall through.
2092       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2093       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2094       
2095       // Insert the call now.
2096       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2097       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2098                                       Args.begin(), Args.end(),
2099                                       II->getName(), BI);
2100       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2101       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2102       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2103       II->replaceAllUsesWith(CI);
2104       delete II;
2105       Changed = true;
2106     }
2107     
2108     Preds.pop_back();
2109   }
2110   
2111   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2112   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2113       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2114     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2115     BB->eraseFromParent();
2116     return true;
2117   }
2118   
2119   return Changed;  
2120 }
2121
2122 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2123   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2124   
2125   bool Changed = false;
2126   
2127   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2128   // be removed, do so.
2129   while (UI != BB->begin()) {
2130     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2131     --BBI;
2132     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2133     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2134     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2135     
2136     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2137       if (SI->isVolatile())
2138         break;
2139     
2140     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2141       if (LI->isVolatile())
2142         break;
2143     
2144     // Delete this instruction
2145     BBI->eraseFromParent();
2146     Changed = true;
2147   }
2148   
2149   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2150   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2151   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2152   
2153   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2154   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2155     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2156     
2157     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2158       if (BI->isUnconditional()) {
2159         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2160           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2161           TI->eraseFromParent();
2162           Changed = true;
2163         }
2164       } else {
2165         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2166           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2167           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2168         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2169           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2170           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2171           Changed = true;
2172         }
2173       }
2174     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2175       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2176         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2177           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2178           SI->removeCase(i);
2179           --i; --e;
2180           Changed = true;
2181         }
2182       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2183       // destination and make it the default.
2184       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2185         std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
2186         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2187           Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
2188         
2189         // Find the most popular block.
2190         unsigned MaxPop = 0;
2191         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2192         for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
2193              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2194           if (I->second > MaxPop) {
2195             MaxPop = I->second;
2196             MaxBlock = I->first;
2197           }
2198         }
2199         if (MaxBlock) {
2200           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2201           // edges to it.
2202           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2203           Changed = true;
2204           
2205           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2206           // it.
2207           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2208             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2209               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2210           
2211           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2212             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2213               SI->removeCase(i);
2214               --i; --e;
2215             }
2216         }
2217       }
2218     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2219       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2220         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2221         // place to note that the call does not throw though.
2222         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2223         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2224         
2225         // Insert the call now...
2226         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2227         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2228                                         Args.begin(), Args.end(),
2229                                         II->getName(), BI);
2230         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2231         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2232         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2233         II->replaceAllUsesWith(CI);
2234         delete II;
2235         Changed = true;
2236       }
2237     }
2238   }
2239   
2240   // If this block is now dead, remove it.
2241   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2242       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2243     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2244     BB->eraseFromParent();
2245     return true;
2246   }
2247
2248   return Changed;
2249 }
2250
2251
2252 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2253   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2254   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2255     return false;
2256
2257   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2258
2259   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2260   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2261   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2262     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2263       return SimplifyCFG(BB) | true;
2264   
2265   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2266   // away into any preds.
2267   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2268   // Ignore dbg intrinsics.
2269   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2270     ++BBI;
2271   if (SI == &*BBI)
2272     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2273       return SimplifyCFG(BB) | true;
2274   
2275   return false;
2276 }
2277
2278 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2279   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2280   bool Changed = false;
2281   
2282   // Eliminate redundant destinations.
2283   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2284   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2285     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2286     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2287       Dest->removePredecessor(BB);
2288       IBI->removeDestination(i);
2289       --i; --e;
2290       Changed = true;
2291     }
2292   } 
2293
2294   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2295     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2296     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2297     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2298     return true;
2299   }
2300   
2301   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2302     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2303     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2304     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2305     return true;
2306   }
2307   
2308   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2309     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2310       return SimplifyCFG(BB) | true;
2311   }
2312   return Changed;
2313 }
2314
2315 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2316   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2317   
2318   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2319   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2320   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2321       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2322     return true;
2323   
2324   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2325   // against a constant, try to simplify the block.
2326   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2327     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2328       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2329         ;
2330       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2331         return true;
2332     }
2333   
2334   return false;
2335 }
2336
2337
2338 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2339   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2340   
2341   // Conditional branch
2342   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2343     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2344     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2345     // switch.
2346     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2347       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2348         return SimplifyCFG(BB) | true;
2349     
2350     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2351     // Ignore dbg intrinsics.
2352     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2353     // Ignore dbg intrinsics.
2354     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2355       ++I;
2356     if (&*I == BI) {
2357       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2358         return SimplifyCFG(BB) | true;
2359     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2360       ++I;
2361       // Ignore dbg intrinsics.
2362       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2363         ++I;
2364       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2365         return SimplifyCFG(BB) | true;
2366     }
2367   }
2368   
2369   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2370   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2371     return true;
2372   
2373   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2374   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2375   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2376   // can hoist it up to the branching block.
2377   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2378     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2379       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2380         return SimplifyCFG(BB) | true;
2381     } else {
2382       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2383       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2384       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2385       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2386           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2387         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2388           return SimplifyCFG(BB) | true;
2389     }
2390   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2391     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2392     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2393     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2394     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2395         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2396       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2397         return SimplifyCFG(BB) | true;
2398   }
2399   
2400   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2401   // through this block if any PHI node entries are constants.
2402   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2403     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2404       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2405         return SimplifyCFG(BB) | true;
2406   
2407   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2408   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2409   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2410   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2411     return SimplifyCFG(BB) | true;
2412   
2413   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2414   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2415     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2416       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2417         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2418           return SimplifyCFG(BB) | true;
2419
2420   return false;
2421 }
2422
2423 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2424   bool Changed = false;
2425
2426   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2427   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2428
2429   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2430   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2431   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2432        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2433       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2434     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2435     DeleteDeadBlock(BB);
2436     return true;
2437   }
2438
2439   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2440   // away...
2441   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2442
2443   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2444   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2445
2446   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2447   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2448   // if there are no PHI nodes.
2449   //
2450   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2451     return true;
2452   
2453   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2454   // eliminate it, do so now.
2455   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2456     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2457       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2458
2459   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2460     if (BI->isUnconditional()) {
2461       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2462     } else {
2463       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2464     }
2465   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2466     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2467   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2468     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2469   } else if (UnreachableInst *UI =
2470                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2471     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2472   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2473     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2474   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2475                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2476     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2477   }
2478
2479   return Changed;
2480 }
2481
2482 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2483 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2484 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2485 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2486 ///
2487 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2488   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2489 }