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