TransformUtils: Remove implicit ilist iterator conversions, NFC
[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 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <map>
50 #include <set>
51 using namespace llvm;
52 using namespace PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
55
56 // Chosen as 2 so as to be cheap, but still to have enough power to fold
57 // a select, so the "clamp" idiom (of a min followed by a max) will be caught.
58 // To catch this, we need to fold a compare and a select, hence '2' being the
59 // minimum reasonable default.
60 static cl::opt<unsigned>
61 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(2),
62    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 2)"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
66        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
67
68 static cl::opt<bool>
69 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
70        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
71
72 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
73     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
74     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
75
76 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
77 STATISTIC(NumLinearMaps, "Number of switch instructions turned into linear mapping");
78 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
79 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
80 STATISTIC(NumTableCmpReuses, "Number of reused switch table lookup compares");
81 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
82 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
83
84 namespace {
85   // The first field contains the value that the switch produces when a certain
86   // case group is selected, and the second field is a vector containing the
87   // cases composing the case group.
88   typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
89     SwitchCaseResultVectorTy;
90   // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
91   // and the second field contains the value generated for a certain case in the
92   // switch for that PHI.
93   typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
94
95   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
96   struct ValueEqualityComparisonCase {
97     ConstantInt *Value;
98     BasicBlock *Dest;
99
100     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
101       : Value(Value), Dest(Dest) {}
102
103     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
104       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
105       return Value < RHS.Value;
106     }
107
108     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
109   };
110
111 class SimplifyCFGOpt {
112   const TargetTransformInfo &TTI;
113   const DataLayout &DL;
114   unsigned BonusInstThreshold;
115   AssumptionCache *AC;
116   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
117   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
118                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
119   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
120                                                      BasicBlock *Pred,
121                                                      IRBuilder<> &Builder);
122   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
123                                            IRBuilder<> &Builder);
124
125   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
126   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
127   bool SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI);
128   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
129   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
130   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
131   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
132   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
133
134 public:
135   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
136                  unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC)
137       : TTI(TTI), DL(DL), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), AC(AC) {}
138   bool run(BasicBlock *BB);
139 };
140 }
141
142 /// Return true if it is safe to merge these two
143 /// terminator instructions together.
144 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
145   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
146
147   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
148   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
149   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
150   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
151   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
152   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
153
154   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
155     if (SI1Succs.count(*I))
156       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
157            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
158         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
159         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
160             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
161           return false;
162       }
163
164   return true;
165 }
166
167 /// Return true if it is safe and profitable to merge these two terminator
168 /// instructions together, where SI1 is an unconditional branch. PhiNodes will
169 /// store all PHI nodes in common successors.
170 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
171                                           BranchInst *SI2,
172                                           Instruction *Cond,
173                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
174   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
175   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
176
177   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
178   // common successors:
179   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
180   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
181   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
182   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
183   if (!Ci2) return false;
184   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
185         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
186       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
187         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
188     return false;
189
190   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
191   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
192   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
193   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
194     if (SI1Succs.count(*I))
195       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
196            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
197         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
198         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
199             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
200           return false;
201         PhiNodes.push_back(PN);
202       }
203   return true;
204 }
205
206 /// Update PHI nodes in Succ to indicate that there will now be entries in it
207 /// from the 'NewPred' block. The values that will be flowing into the PHI nodes
208 /// will be the same as those coming in from ExistPred, an existing predecessor
209 /// of Succ.
210 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
211                                   BasicBlock *ExistPred) {
212   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
213
214   PHINode *PN;
215   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
216        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
217     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
218 }
219
220 /// Compute an abstract "cost" of speculating the given instruction,
221 /// which is assumed to be safe to speculate. TCC_Free means cheap,
222 /// TCC_Basic means less cheap, and TCC_Expensive means prohibitively
223 /// expensive.
224 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I,
225                                        const TargetTransformInfo &TTI) {
226   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
227          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
228   return TTI.getUserCost(I);
229 }
230
231 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
232 /// return true if the specified value dominates the block.  We
233 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
234 /// which works well enough for us.
235 ///
236 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
237 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
238 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
239 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
240 /// set and true is returned.
241 ///
242 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
243 /// Select whose cost is 2.
244 ///
245 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
246 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
247 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
248 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
249                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
250                                 unsigned &CostRemaining,
251                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
252   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
253   if (!I) {
254     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
255     // can be executed unconditionally.
256     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
257       if (C->canTrap())
258         return false;
259     return true;
260   }
261   BasicBlock *PBB = I->getParent();
262
263   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
264   // the bottom of this block.
265   if (PBB == BB) return false;
266
267   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
268   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
269   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
270   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
271   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
272     return true;
273
274   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
275   // instructions in the 'if region'.
276   if (!AggressiveInsts) return false;
277
278   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
279   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
280
281   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
282   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
283   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
284   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
285     return false;
286
287   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
288
289   if (Cost > CostRemaining)
290     return false;
291
292   CostRemaining -= Cost;
293
294   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
295   // not take us over the cost threshold.
296   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
297     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI))
298       return false;
299   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
300   AggressiveInsts->insert(I);
301   return true;
302 }
303
304 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
305 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
306 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
307   // Normal constant int.
308   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
309   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
310     return CI;
311
312   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
313   // ConstantInt if possible.
314   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
315
316   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
317   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
318     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
319
320   // IntToPtr const int.
321   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
322     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
323       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
324         // The constant is very likely to have the right type already.
325         if (CI->getType() == PtrTy)
326           return CI;
327         else
328           return cast<ConstantInt>
329             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
330       }
331   return nullptr;
332 }
333
334 namespace {
335
336 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
337 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
338 /// structure.
339 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
340 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
341 /// representing the different cases for the switch.
342 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
343 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
344 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
345 /// fail.
346 struct ConstantComparesGatherer {
347   const DataLayout &DL;
348   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
349   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
350   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
351   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
352
353   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
354   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
355       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
356     gather(Cond);
357   }
358
359   /// Prevent copy
360   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
361   ConstantComparesGatherer &
362   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
363
364 private:
365
366   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
367   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
368   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
369     if(CompValue && CompValue != NewVal) return false;
370     CompValue = NewVal;
371     return (CompValue != nullptr);
372   }
373
374   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
375   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
376   /// match depending on isEQ).
377   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
378   /// against is placed in CompValue.
379   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
380   /// is found but the value compared to is different.
381   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
382     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
383     ICmpInst *ICI;
384     ConstantInt *C;
385     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
386              (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
387       return false;
388     }
389
390     Value *RHSVal;
391     ConstantInt *RHSC;
392
393     // Pattern match a special case
394     // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
395     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
396     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
397       if (match(ICI->getOperand(0),
398                 m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
399         APInt Not = ~RHSC->getValue();
400         if (Not.isPowerOf2()) {
401           // If we already have a value for the switch, it has to match!
402           if(!setValueOnce(RHSVal))
403             return false;
404
405           Vals.push_back(C);
406           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
407                                           C->getValue() | Not));
408           UsedICmps++;
409           return true;
410         }
411       }
412
413       // If we already have a value for the switch, it has to match!
414       if(!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
415         return false;
416
417       UsedICmps++;
418       Vals.push_back(C);
419       return ICI->getOperand(0);
420     }
421
422     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
423     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
424         ICI->getPredicate(), C->getValue());
425
426     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
427     // compare idiom as emitted by instcombine.
428     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
429     if(match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
430       Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
431       CandidateVal = RHSVal;
432     }
433
434     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
435     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
436     // x != 0 && x != 1.
437     if (!isEQ)
438       Span = Span.inverse();
439
440     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
441     if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet()) {
442       return false;
443     }
444
445     // If we already have a value for the switch, it has to match!
446     if(!setValueOnce(CandidateVal))
447       return false;
448
449     // Add all values from the range to the set
450     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
451       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
452
453     UsedICmps++;
454     return true;
455
456   }
457
458   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
459   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
460   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
461   /// vector.
462   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
463   void gather(Value *V) {
464     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
465     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
466
467     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
468     SmallVector<Value *, 8> DFT;
469
470     // Initialize
471     DFT.push_back(V);
472
473     while(!DFT.empty()) {
474       V = DFT.pop_back_val();
475
476       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
477         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
478         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
479           DFT.push_back(I->getOperand(1));
480           DFT.push_back(I->getOperand(0));
481           continue;
482         }
483
484         // Try to match the current instruction
485         if (matchInstruction(I, isEQ))
486           // Match succeed, continue the loop
487           continue;
488       }
489
490       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
491       // comparison against the same value as the others.
492       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
493       if (!Extra) {
494         Extra = V;
495         continue;
496       }
497       // Failed to parse a proper sequence, abort now
498       CompValue = nullptr;
499       break;
500     }
501   }
502 };
503
504 }
505
506 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
507   Instruction *Cond = nullptr;
508   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
509     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
510   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
511     if (BI->isConditional())
512       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
513   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
514     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
515   }
516
517   TI->eraseFromParent();
518   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
519 }
520
521 /// Return true if the specified terminator checks
522 /// to see if a value is equal to constant integer value.
523 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
524   Value *CV = nullptr;
525   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
526     // Do not permit merging of large switch instructions into their
527     // predecessors unless there is only one predecessor.
528     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
529                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
530       CV = SI->getCondition();
531   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
532     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
533       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
534         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
535           CV = ICI->getOperand(0);
536       }
537
538   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
539   if (CV) {
540     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
541       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
542       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
543         CV = Ptr;
544     }
545   }
546   return CV;
547 }
548
549 /// Given a value comparison instruction,
550 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
551 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
552 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
553                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
554                                                                        &Cases) {
555   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
556     Cases.reserve(SI->getNumCases());
557     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
558       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
559                                                   i.getCaseSuccessor()));
560     return SI->getDefaultDest();
561   }
562
563   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
564   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
565   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
566   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
567                                                              DL),
568                                               Succ));
569   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
570 }
571
572
573 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
574 /// in the list that match the specified block.
575 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
576                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
577   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
578 }
579
580 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
581 static bool
582 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
583               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
584   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
585
586   // Make V1 be smaller than V2.
587   if (V1->size() > V2->size())
588     std::swap(V1, V2);
589
590   if (V1->size() == 0) return false;
591   if (V1->size() == 1) {
592     // Just scan V2.
593     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
594     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
595       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
596         return true;
597   }
598
599   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
600   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
601   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
602   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
603   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
604     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
605       return true;
606     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
607       ++i1;
608     else
609       ++i2;
610   }
611   return false;
612 }
613
614 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
615 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
616 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
617 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
618 /// very limited form of jump threading.
619 bool SimplifyCFGOpt::
620 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
621                                               BasicBlock *Pred,
622                                               IRBuilder<> &Builder) {
623   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
624   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
625
626   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
627   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
628   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
629
630   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
631   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
632
633   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
634   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
635   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
636                                                         PredCases);
637   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
638
639   // Find information about how control leaves this block.
640   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
641   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
642   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
643
644   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
645   // simplify TI based on this knowledge.
646   if (PredDef == TI->getParent()) {
647     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
648     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
649     // can simplify TI.
650     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
651       return false;
652
653     if (isa<BranchInst>(TI)) {
654       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
655       // uncond br.
656       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
657       // Insert the new branch.
658       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
659       (void) NI;
660
661       // Remove PHI node entries for the dead edge.
662       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
663
664       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
665            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
666
667       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
668       return true;
669     }
670
671     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
672     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
673     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
674     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
675       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
676
677     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
678                  << "Through successor TI: " << *TI);
679
680     // Collect branch weights into a vector.
681     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
682     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
683     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
684     if (HasWeight)
685       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
686            ++MD_i) {
687         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
688         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
689       }
690     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
691       --i;
692       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
693         if (HasWeight) {
694           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
695           Weights.pop_back();
696         }
697         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
698         SI->removeCase(i);
699       }
700     }
701     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
702       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
703                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
704                       createBranchWeights(Weights));
705
706     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
707     return true;
708   }
709
710   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
711   // which value (or set of values) this is.
712   ConstantInt *TIV = nullptr;
713   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
714   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
715     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
716       if (TIV)
717         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
718       TIV = PredCases[i].Value;
719     }
720   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
721
722   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
723   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
724   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
725   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
726     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
727       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
728       break;
729     }
730
731   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
732   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
733
734   // Remove PHI node entries for dead edges.
735   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
736   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
737     if (*SI != CheckEdge)
738       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
739     else
740       CheckEdge = nullptr;
741
742   // Insert the new branch.
743   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
744   (void) NI;
745
746   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
747             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
748
749   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
750   return true;
751 }
752
753 namespace {
754   /// This class implements a stable ordering of constant
755   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
756   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
757   struct ConstantIntOrdering {
758     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
759       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
760     }
761   };
762 }
763
764 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
765                                     ConstantInt *const *P2) {
766   const ConstantInt *LHS = *P1;
767   const ConstantInt *RHS = *P2;
768   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
769     return 1;
770   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
771     return 0;
772   return -1;
773 }
774
775 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
776   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
777   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
778     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
779       return MDS->getString().equals("branch_weights");
780
781   return false;
782 }
783
784 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
785 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
786 /// metadata.
787 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
788                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
789   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
790   assert(MD);
791   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
792     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
793     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
794   }
795
796   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
797   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
798   // default weight to be the first entry.
799   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
800     assert(Weights.size() == 2);
801     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
802     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
803       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
804   }
805 }
806
807 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
808 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
809   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
810   if (Max > UINT_MAX) {
811     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
812     for (uint64_t &I : Weights)
813       I >>= Offset;
814   }
815 }
816
817 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
818 /// (either a switch or a branch on "X == c").
819 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
820 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
821 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
822                                                          IRBuilder<> &Builder) {
823   BasicBlock *BB = TI->getParent();
824   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
825   assert(CV && "Not a comparison?");
826   bool Changed = false;
827
828   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
829   while (!Preds.empty()) {
830     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
831
832     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
833     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
834     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
835
836     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
837       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
838       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
839       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
840
841       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
842       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
843
844       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
845       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
846       // build.
847       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
848
849       // Update the branch weight metadata along the way
850       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
851       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
852       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
853
854       if (PredHasWeights) {
855         GetBranchWeights(PTI, Weights);
856         // branch-weight metadata is inconsistent here.
857         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
858           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
859       } else if (SuccHasWeights)
860         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
861         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
862         // successor's weights
863         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
864
865       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
866       if (SuccHasWeights) {
867         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
868         // branch-weight metadata is inconsistent here.
869         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
870           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
871       } else if (PredHasWeights)
872         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
873
874       if (PredDefault == BB) {
875         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
876         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
877         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
878         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
879           if (PredCases[i].Dest != BB)
880             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
881           else {
882             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
883             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
884
885             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
886               // Increase weight for the default case.
887               Weights[0] += Weights[i+1];
888               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
889               Weights.pop_back();
890             }
891
892             PredCases.pop_back();
893             --i; --e;
894           }
895
896         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
897         if (PredDefault != BBDefault) {
898           PredDefault->removePredecessor(Pred);
899           PredDefault = BBDefault;
900           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
901         }
902
903         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
904         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
905         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
906           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
907               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
908             PredCases.push_back(BBCases[i]);
909             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
910             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
911               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
912               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
913               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
914               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
915               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
916             }
917           }
918
919         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
920           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
921           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
922           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
923             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
924           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
925           Weights[0] *= SuccWeights[0];
926         }
927       } else {
928         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
929         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
930         // activated.
931         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
932         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
933         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
934           if (PredCases[i].Dest == BB) {
935             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
936
937             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
938               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
939               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
940               Weights.pop_back();
941             }
942
943             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
944             PredCases.pop_back();
945             --i; --e;
946           }
947
948         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
949         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
950         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
951           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
952             // If this is one we are capable of getting...
953             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
954               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
955             PredCases.push_back(BBCases[i]);
956             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
957             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
958           }
959
960         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
961         // they must go to the default destination of TI.
962         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
963                                     PTIHandled.begin(),
964                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
965           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
966             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
967           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
968           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
969         }
970       }
971
972       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
973       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
974       // successors.
975       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
976         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
977
978       Builder.SetInsertPoint(PTI);
979       // Convert pointer to int before we switch.
980       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
981         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
982                                     "magicptr");
983       }
984
985       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
986       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
987                                                PredCases.size());
988       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
989       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
990         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
991
992       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
993         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
994         FitWeights(Weights);
995
996         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
997
998         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
999                            MDBuilder(BB->getContext()).
1000                            createBranchWeights(MDWeights));
1001       }
1002
1003       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1004
1005       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1006       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1007       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1008       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1009       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1010         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1011           if (!InfLoopBlock) {
1012             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1013             // or it won't matter if it's hot. :)
1014             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1015                                               "infloop", BB->getParent());
1016             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1017           }
1018           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1019         }
1020
1021       Changed = true;
1022     }
1023   }
1024   return Changed;
1025 }
1026
1027 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1028 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1029 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1030 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1031                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1032   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1033     PHINode *PN;
1034     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1035          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1036       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1037       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1038       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1039         return false;
1040       }
1041     }
1042   }
1043   return true;
1044 }
1045
1046 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1047
1048 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1049 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1050 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1051 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1052                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1053   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1054   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1055   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1056   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1057   // identical order.
1058   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1059   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1060
1061   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1062   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1063
1064   Instruction *I1 = &*BB1_Itr++, *I2 = &*BB2_Itr++;
1065   // Skip debug info if it is not identical.
1066   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1067   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1068   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1069     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1070       I1 = &*BB1_Itr++;
1071     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1072       I2 = &*BB2_Itr++;
1073   }
1074   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1075       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1076     return false;
1077
1078   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1079
1080   bool Changed = false;
1081   do {
1082     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1083     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1084     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1085       goto HoistTerminator;
1086
1087     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1088       return Changed;
1089
1090     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1091     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1092     // the now redundant second instruction.
1093     BIParent->getInstList().splice(BI->getIterator(), BB1->getInstList(), I1);
1094     if (!I2->use_empty())
1095       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1096     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1097     unsigned KnownIDs[] = {
1098         LLVMContext::MD_tbaa,    LLVMContext::MD_range,
1099         LLVMContext::MD_fpmath,  LLVMContext::MD_invariant_load,
1100         LLVMContext::MD_nonnull, LLVMContext::MD_invariant_group};
1101     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1102     I2->eraseFromParent();
1103     Changed = true;
1104
1105     I1 = &*BB1_Itr++;
1106     I2 = &*BB2_Itr++;
1107     // Skip debug info if it is not identical.
1108     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1109     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1110     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1111       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1112         I1 = &*BB1_Itr++;
1113       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1114         I2 = &*BB2_Itr++;
1115     }
1116   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1117
1118   return true;
1119
1120 HoistTerminator:
1121   // It may not be possible to hoist an invoke.
1122   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1123     return Changed;
1124
1125   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1126     PHINode *PN;
1127     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1128          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1129       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1130       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1131       if (BB1V == BB2V)
1132         continue;
1133
1134       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1135       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1136       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1137           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1138        return Changed;
1139
1140       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1141         return Changed;
1142       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1143         return Changed;
1144     }
1145   }
1146
1147   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1148   Instruction *NT = I1->clone();
1149   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1150   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1151     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1152     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1153     NT->takeName(I1);
1154   }
1155
1156   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1157   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1158   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1159   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1160   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1161   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1162   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1163     PHINode *PN;
1164     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1165          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1166       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1167       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1168       if (BB1V == BB2V) continue;
1169
1170       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1171       // that determines the right value.
1172       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1173       if (!SI)
1174         SI = cast<SelectInst>
1175           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1176                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1177
1178       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1179       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1180         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1181           PN->setIncomingValue(i, SI);
1182     }
1183   }
1184
1185   // Update any PHI nodes in our new successors.
1186   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1187     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1188
1189   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1190   return true;
1191 }
1192
1193 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1194 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1195 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1196 /// in the two predecessors to BBEnd.
1197 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1198   assert(BI1->isUnconditional());
1199   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1200   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1201
1202   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1203   // an unconditional branch.
1204   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1205   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1206   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1207     return false;
1208   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1209   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1210     return false;
1211   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1212   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1213   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1214     return false;
1215
1216   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1217   SmallDenseMap<std::pair<Value *, Value *>, PHINode *> JointValueMap;
1218   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1219   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end(); I != E; ++I) {
1220     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1221       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1222       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1223       JointValueMap[std::make_pair(BB1V, BB2V)] = PN;
1224     } else {
1225       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1226       break;
1227     }
1228   }
1229   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1230     return false;
1231
1232   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1233   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1234   // instructions in an identical order.
1235   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1236                                              RE1 = BB1->getInstList().rend(),
1237                                              RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1238                                              RE2 = BB2->getInstList().rend();
1239   // Skip debug info.
1240   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1241   if (RI1 == RE1)
1242     return false;
1243   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1244   if (RI2 == RE2)
1245     return false;
1246   // Skip the unconditional branches.
1247   ++RI1;
1248   ++RI2;
1249
1250   bool Changed = false;
1251   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1252     // Skip debug info.
1253     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1254     if (RI1 == RE1)
1255       return Changed;
1256     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1257     if (RI2 == RE2)
1258       return Changed;
1259
1260     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1261     auto InstPair = std::make_pair(I1, I2);
1262     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1263     // perform the same operation.
1264     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1265     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1266         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1267         I1->isEHPad() || I2->isEHPad() ||
1268         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1269         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1270         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1271         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1272         !JointValueMap.count(InstPair))
1273       return Changed;
1274
1275     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1276     // TODO: Add support of communativity.
1277     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1278     bool SwapOpnds = false;
1279     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1280         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1281         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1282         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1283          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1284       ICmp2->swapOperands();
1285       SwapOpnds = true;
1286     }
1287     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1288       if (SwapOpnds)
1289         ICmp2->swapOperands();
1290       return Changed;
1291     }
1292
1293     // The operands should be either the same or they need to be generated
1294     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1295     // a single pair of different operands.
1296     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1297     unsigned Op1Idx = ~0U;
1298     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1299       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1300         continue;
1301       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or if
1302       // we need a PHI node to replace a constant.
1303       if (Op1Idx != ~0U ||
1304           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1305           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1306         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1307         if (SwapOpnds)
1308           ICmp2->swapOperands();
1309         return Changed;
1310       }
1311       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1312       Op1Idx = I;
1313       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1314     }
1315
1316     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n");
1317     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n");
1318
1319     // We insert the pair of different operands to JointValueMap and
1320     // remove (I1, I2) from JointValueMap.
1321     if (Op1Idx != ~0U) {
1322       auto &NewPN = JointValueMap[std::make_pair(DifferentOp1, DifferentOp2)];
1323       if (!NewPN) {
1324         NewPN =
1325             PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1326                             DifferentOp1->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1327         NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1328         NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1329         DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1330       }
1331       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1332       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1333     }
1334     PHINode *OldPN = JointValueMap[InstPair];
1335     JointValueMap.erase(InstPair);
1336
1337     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1338     // instruction in the basic block down.
1339     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1340     // Sink the instruction.
1341     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd->getIterator(),
1342                                 BB1->getInstList(), I1);
1343     if (!OldPN->use_empty())
1344       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1345     OldPN->eraseFromParent();
1346
1347     if (!I2->use_empty())
1348       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1349     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1350     // TODO: Use combineMetadata here to preserve what metadata we can
1351     // (analogous to the hoisting case above).
1352     I2->eraseFromParent();
1353
1354     if (UpdateRE1)
1355       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1356     if (UpdateRE2)
1357       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1358     FirstNonPhiInBBEnd = &*I1;
1359     NumSinkCommons++;
1360     Changed = true;
1361   }
1362   return Changed;
1363 }
1364
1365 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1366 /// conditional block.
1367 ///
1368 /// We are looking for code like the following:
1369 ///   BrBB:
1370 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1371 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1372 ///     ... // function).
1373 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1374 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1375 ///   ThenBB:
1376 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1377 ///     br label EndBB
1378 ///   EndBB:
1379 ///     ...
1380 ///   We are going to transform this into:
1381 ///   BrBB:
1382 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1383 ///     ... //
1384 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1385 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1386 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1387 ///     ...
1388 ///
1389 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1390 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1391 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1392                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1393   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1394   if (!StoreToHoist)
1395     return nullptr;
1396
1397   // Volatile or atomic.
1398   if (!StoreToHoist->isSimple())
1399     return nullptr;
1400
1401   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1402
1403   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1404   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1405   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1406        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1407     Instruction *CurI = &*RI;
1408
1409     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1410     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1411       return nullptr;
1412
1413     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1414     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1415     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1416       // Found the previous store, return its value operand.
1417       return SI->getValueOperand();
1418     else if (SI)
1419       return nullptr; // Unknown store.
1420   }
1421
1422   return nullptr;
1423 }
1424
1425 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1426 ///
1427 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1428 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1429 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1430 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1431 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1432 ///
1433 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1434 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1435 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1436 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1437 ///
1438 ///
1439 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1440 /// \code
1441 ///   BB:
1442 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1443 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1444 ///   ThenBB:
1445 ///     %sub = sub %x, %y
1446 ///     br label BB2
1447 ///   EndBB:
1448 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1449 ///     ...
1450 /// \endcode
1451 ///
1452 /// Into this IR:
1453 /// \code
1454 ///   BB:
1455 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1456 ///     %sub = sub %x, %y
1457 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1458 ///     ...
1459 /// \endcode
1460 ///
1461 /// \returns true if the conditional block is removed.
1462 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1463                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1464   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1465   Value *BrCond = BI->getCondition();
1466   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1467     return false;
1468
1469   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1470   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1471
1472   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1473   // to swap the select operands later.
1474   bool Invert = false;
1475   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1476     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1477     Invert = true;
1478   }
1479   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1480
1481   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1482   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1483   // - They are defined in BB, and
1484   // - They have no side effects, and
1485   // - All of their uses are in CondBB.
1486   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1487
1488   unsigned SpeculationCost = 0;
1489   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1490   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1491   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1492                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1493        BBI != BBE; ++BBI) {
1494     Instruction *I = &*BBI;
1495     // Skip debug info.
1496     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1497       continue;
1498
1499     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1500     // terminator) for now.
1501     ++SpeculationCost;
1502     if (SpeculationCost > 1)
1503       return false;
1504
1505     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1506     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1507         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1508                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1509       return false;
1510     if (!SpeculatedStoreValue &&
1511         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1512             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1513       return false;
1514
1515     // Store the store speculation candidate.
1516     if (SpeculatedStoreValue)
1517       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1518
1519     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1520     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1521     // being sunk into the use block.
1522     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1523          i != e; ++i) {
1524       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1525       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1526           OpI->mayHaveSideEffects())
1527         continue; // Not a candidate for sinking.
1528
1529       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1530     }
1531   }
1532
1533   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1534   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1535   // and so iteration order isn't significant.
1536   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1537            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1538        I != E; ++I)
1539     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1540       ++SpeculationCost;
1541       if (SpeculationCost > 1)
1542         return false;
1543     }
1544
1545   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1546   bool HaveRewritablePHIs = false;
1547   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1548        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1549     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1550     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1551
1552     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1553     // Skip PHIs which are trivial.
1554     if (ThenV == OrigV)
1555       continue;
1556
1557     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1558     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1559         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1560       return false;
1561
1562     HaveRewritablePHIs = true;
1563     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1564     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1565     if (!OrigCE && !ThenCE)
1566       continue; // Known safe and cheap.
1567
1568     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
1569         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
1570       return false;
1571     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
1572     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
1573     unsigned MaxCost = 2 * PHINodeFoldingThreshold *
1574       TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1575     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
1576       return false;
1577
1578     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1579     // getting expanded into Instructions.
1580     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1581     // constant expression.
1582     ++SpeculationCost;
1583     if (SpeculationCost > 1)
1584       return false;
1585   }
1586
1587   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1588   // as well.
1589   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1590     return false;
1591
1592   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1593   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1594
1595   // Insert a select of the value of the speculated store.
1596   if (SpeculatedStoreValue) {
1597     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1598     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1599     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1600     if (Invert)
1601       std::swap(TrueV, FalseV);
1602     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1603                                     "." + FalseV->getName());
1604     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1605   }
1606
1607   // Hoist the instructions.
1608   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
1609                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
1610
1611   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1612   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1613   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1614        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1615     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1616     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1617     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1618     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1619
1620     // Skip PHIs which are trivial.
1621     if (OrigV == ThenV)
1622       continue;
1623
1624     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1625     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1626     // destinations were inverted.
1627     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1628     if (Invert)
1629       std::swap(TrueV, FalseV);
1630     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1631                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1632     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1633     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1634   }
1635
1636   ++NumSpeculations;
1637   return true;
1638 }
1639
1640 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1641 /// attribute.
1642 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1643   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1644     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1645     if (!CI)
1646       continue;
1647     if (CI->cannotDuplicate())
1648       return true;
1649   }
1650   return false;
1651 }
1652
1653 /// Return true if we can thread a branch across this block.
1654 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1655   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1656   unsigned Size = 0;
1657
1658   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1659     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1660       continue;
1661     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1662     ++Size;
1663
1664     // We can only support instructions that do not define values that are
1665     // live outside of the current basic block.
1666     for (User *U : BBI->users()) {
1667       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1668       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1669     }
1670
1671     // Looks ok, continue checking.
1672   }
1673
1674   return true;
1675 }
1676
1677 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
1678 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
1679 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
1680 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
1681   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1682   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1683   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1684   // outside of the block.
1685   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1686     return false;
1687
1688   // Degenerate case of a single entry PHI.
1689   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1690     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1691     return true;
1692   }
1693
1694   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1695   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1696
1697   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1698
1699   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1700   // constants.
1701   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1702     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1703     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1704
1705     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1706     // branch to RealDest.
1707     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1708     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1709
1710     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1711     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1712     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1713
1714     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1715     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1716     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1717     // the edge we are about to create.
1718     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1719                                             RealDest->getName()+".critedge",
1720                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1721     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1722
1723     // Update PHI nodes.
1724     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1725
1726     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1727     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1728     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1729     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1730     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1731     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1732       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1733         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1734         continue;
1735       }
1736       // Clone the instruction.
1737       Instruction *N = BBI->clone();
1738       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1739
1740       // Update operands due to translation.
1741       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1742            i != e; ++i) {
1743         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1744         if (PI != TranslateMap.end())
1745           *i = PI->second;
1746       }
1747
1748       // Check for trivial simplification.
1749       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1750         TranslateMap[&*BBI] = V;
1751         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1752       } else {
1753         // Insert the new instruction into its new home.
1754         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1755         if (!BBI->use_empty())
1756           TranslateMap[&*BBI] = N;
1757       }
1758     }
1759
1760     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1761     // to EdgeBB instead.
1762     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1763     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1764       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1765         BB->removePredecessor(PredBB);
1766         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1767       }
1768
1769     // Recurse, simplifying any other constants.
1770     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1771   }
1772
1773   return false;
1774 }
1775
1776 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
1777 /// see if we can eliminate it.
1778 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
1779                                 const DataLayout &DL) {
1780   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1781   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1782   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1783   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1784   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1785   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1786   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1787   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1788   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1789   if (!IfCond ||
1790       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1791       isa<ConstantInt>(IfCond))
1792     return false;
1793
1794   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1795   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1796   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1797   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1798   // fewer PHI nodes in this block.
1799   unsigned NumPhis = 0;
1800   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1801     if (NumPhis > 2)
1802       return false;
1803
1804   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1805   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1806   // that need to be moved to the dominating block.
1807   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1808   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1809            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1810   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1811   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1812
1813   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1814     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1815     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1816       PN->replaceAllUsesWith(V);
1817       PN->eraseFromParent();
1818       continue;
1819     }
1820
1821     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1822                              MaxCostVal0, TTI) ||
1823         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1824                              MaxCostVal1, TTI))
1825       return false;
1826   }
1827
1828   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1829   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1830   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1831   if (!PN) return true;
1832
1833   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1834   // often be turned into switches and other things.
1835   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1836       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1837        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1838        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1839     return false;
1840
1841   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1842   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1843   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1844   // worth promoting to select instructions.
1845   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1846   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1847   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1848   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1849     IfBlock1 = nullptr;
1850   } else {
1851     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1852     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1853       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1854         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1855         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1856         // flow, so the xform is not worth it.
1857         return false;
1858       }
1859   }
1860
1861   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1862     IfBlock2 = nullptr;
1863   } else {
1864     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1865     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1866       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1867         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1868         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1869         // flow, so the xform is not worth it.
1870         return false;
1871       }
1872   }
1873
1874   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1875                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1876
1877   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1878   // do all of the PHI's now.
1879   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1880   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1881
1882   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1883   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1884   if (IfBlock1)
1885     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
1886                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1887                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
1888   if (IfBlock2)
1889     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
1890                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1891                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
1892
1893   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1894     // Change the PHI node into a select instruction.
1895     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1896     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1897
1898     SelectInst *NV =
1899       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1900     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1901     NV->takeName(PN);
1902     PN->eraseFromParent();
1903   }
1904
1905   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1906   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1907   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1908   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1909   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1910   Builder.CreateBr(BB);
1911   OldTI->eraseFromParent();
1912   return true;
1913 }
1914
1915 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
1916 /// try to merge them together into one return,
1917 /// introducing a select if the return values disagree.
1918 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1919                                            IRBuilder<> &Builder) {
1920   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1921   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1922   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1923   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1924   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1925
1926   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1927   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1928   // computation on one path or the other.
1929   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1930     return false;
1931   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1932     return false;
1933
1934   Builder.SetInsertPoint(BI);
1935   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1936   // there is no return value for this function, just change the
1937   // branch into a return.
1938   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1939     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1940     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1941     Builder.CreateRetVoid();
1942     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1943     return true;
1944   }
1945
1946   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1947   // so we can insert a new select instruction.
1948   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1949   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1950
1951   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1952   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1953     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1954       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1955   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1956     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1957       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1958
1959   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1960   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1961   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1962   // constant expression that prevents this transformation from being
1963   // safe.
1964   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1965     if (TCV->canTrap())
1966       return false;
1967   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1968     if (FCV->canTrap())
1969       return false;
1970
1971   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1972   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1973   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1974   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1975
1976   // Insert select instructions where needed.
1977   Value *BrCond = BI->getCondition();
1978   if (TrueValue) {
1979     // Insert a select if the results differ.
1980     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1981     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1982       TrueValue = FalseValue;
1983     } else {
1984       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1985                                        FalseValue, "retval");
1986     }
1987   }
1988
1989   Value *RI = !TrueValue ?
1990     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1991
1992   (void) RI;
1993
1994   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1995                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1996                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1997
1998   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1999
2000   return true;
2001 }
2002
2003 /// Given a conditional BranchInstruction, retrieve the probabilities of the
2004 /// branch taking each edge. Fills in the two APInt parameters and returns true,
2005 /// or returns false if no or invalid metadata was found.
2006 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
2007                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
2008   assert(BI->isConditional() &&
2009          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
2010   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
2011   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
2012   ConstantInt *CITrue =
2013       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
2014   ConstantInt *CIFalse =
2015       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
2016   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
2017   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
2018   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
2019   return true;
2020 }
2021
2022 /// Return true if the given instruction is available
2023 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2024 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2025   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2026     return false;
2027   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
2028     Instruction *PBI = &*I;
2029     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2030     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2031       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2032       Inst->eraseFromParent();
2033       return true;
2034     }
2035   }
2036   return false;
2037 }
2038
2039 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2040 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2041 /// logical operations to pick the right destination.
2042 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2043   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2044
2045   Instruction *Cond = nullptr;
2046   if (BI->isConditional())
2047     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2048   else {
2049     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2050     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2051     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2052     // predecessor.
2053     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2054       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2055         if (PBI->isConditional() &&
2056             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2057              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2058           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2059                I != E; ) {
2060             Instruction *Curr = &*I++;
2061             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2062               Cond = Curr;
2063               break;
2064             }
2065             // Quit if we can't remove this instruction.
2066             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2067               return false;
2068           }
2069         }
2070
2071     if (!Cond)
2072       return false;
2073   }
2074
2075   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2076       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2077   return false;
2078
2079   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2080   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2081
2082   // Ignore dbg intrinsics.
2083   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2084
2085   if (&*CondIt != BI)
2086     return false;
2087
2088   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2089   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2090   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2091   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2092   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2093   unsigned NumBonusInsts = 0;
2094   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2095     // Ignore dbg intrinsics.
2096     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2097       continue;
2098     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2099       return false;
2100     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2101     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2102     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2103       return false;
2104     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2105     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2106     // and Cond.
2107     ++NumBonusInsts;
2108     // Early exits once we reach the limit.
2109     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2110       return false;
2111   }
2112
2113   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2114   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2115   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2116     if (CE->canTrap())
2117       return false;
2118   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2119     if (CE->canTrap())
2120       return false;
2121
2122   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2123   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2124   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2125   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2126     return false;
2127
2128   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2129     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2130     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2131
2132     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2133     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2134     // blocks.
2135     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2136     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2137         (BI->isConditional() &&
2138          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2139         (!BI->isConditional() &&
2140          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2141       continue;
2142
2143     // Determine if the two branches share a common destination.
2144     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2145     bool InvertPredCond = false;
2146
2147     if (BI->isConditional()) {
2148       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2149         Opc = Instruction::Or;
2150       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2151         Opc = Instruction::And;
2152       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2153         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2154       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2155         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2156       else
2157         continue;
2158     } else {
2159       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2160         continue;
2161     }
2162
2163     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2164     IRBuilder<> Builder(PBI);
2165
2166     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2167     if (InvertPredCond) {
2168       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2169
2170       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2171         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2172         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2173       } else {
2174         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2175                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2176       }
2177
2178       PBI->setCondition(NewCond);
2179       PBI->swapSuccessors();
2180     }
2181
2182     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2183     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2184     // bonus instructions to a predecessor block.
2185     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2186     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2187     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2188     // instructions.
2189     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2190       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2191         continue;
2192       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2193       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2194                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2195       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2196
2197       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2198       // its potential value. The previous information might have been valid
2199       // only given the branch precondition.
2200       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2201       // semantics we don't understand.
2202       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2203
2204       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2205       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2206       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2207     }
2208
2209     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2210     // two conditions together.
2211     Instruction *New = Cond->clone();
2212     RemapInstruction(New, VMap,
2213                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2214     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2215     New->takeName(Cond);
2216     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2217
2218     if (BI->isConditional()) {
2219       Instruction *NewCond =
2220         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2221                                             New, "or.cond"));
2222       PBI->setCondition(NewCond);
2223
2224       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2225       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2226                                                   PredFalseWeight);
2227       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2228                                                   SuccFalseWeight);
2229       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2230
2231       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2232         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2233           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2234           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2235           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2236           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2237           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2238           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2239           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2240           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2241           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2242                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2243         }
2244         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2245         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2246       }
2247       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2248         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2249           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2250           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2251           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2252           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2253           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2254               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2255           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2256           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2257         }
2258         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2259         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2260       }
2261       if (NewWeights.size() == 2) {
2262         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2263         FitWeights(NewWeights);
2264
2265         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2266         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2267                          MDBuilder(BI->getContext()).
2268                          createBranchWeights(MDWeights));
2269       } else
2270         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2271     } else {
2272       // Update PHI nodes in the common successors.
2273       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2274         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2275           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2276         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2277         Instruction *MergedCond = nullptr;
2278         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2279           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2280           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2281           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2282           Instruction *NotCond =
2283             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2284                                 "not.cond"));
2285           MergedCond =
2286             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2287                                 NotCond, New,
2288                                 "and.cond"));
2289           if (PBI_C->isOne())
2290             MergedCond =
2291               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2292                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2293                                   "or.cond"));
2294         } else {
2295           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2296           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2297           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2298           MergedCond =
2299             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2300                                 PBI->getCondition(), New,
2301                                 "and.cond"));
2302           if (PBI_C->isOne()) {
2303             Instruction *NotCond =
2304               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2305                                   "not.cond"));
2306             MergedCond =
2307               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2308                                   NotCond, MergedCond,
2309                                   "or.cond"));
2310           }
2311         }
2312         // Update PHI Node.
2313         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2314                                   MergedCond);
2315       }
2316       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2317       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2318       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2319       PBI = New_PBI;
2320     }
2321
2322     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2323     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2324
2325     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2326     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2327       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2328         I->clone()->insertBefore(PBI);
2329
2330     return true;
2331   }
2332   return false;
2333 }
2334
2335 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
2336 /// this function tries to simplify it.  We know
2337 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2338 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2339 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2340   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2341   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2342
2343   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2344   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2345   // this conditional branch redundant.
2346   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2347       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2348     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2349     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2350     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2351       // Turn this into a branch on constant.
2352       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2353       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2354                                         CondIsTrue));
2355       return true;  // Nuke the branch on constant.
2356     }
2357
2358     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2359     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2360     // simplifycfg will thread the block.
2361     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2362       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2363       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
2364           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
2365           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
2366       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2367       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2368       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2369       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2370         BasicBlock *P = *PI;
2371         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2372             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2373             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2374             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2375           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2376           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2377                                               CondIsTrue), P);
2378         } else {
2379           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2380         }
2381       }
2382
2383       BI->setCondition(NewPN);
2384       return true;
2385     }
2386   }
2387
2388   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2389   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2390   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2391   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2392   // Ignore dbg intrinsics.
2393   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2394     ++BBI;
2395   if (&*BBI != BI)
2396     return false;
2397
2398
2399   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2400     if (CE->canTrap())
2401       return false;
2402
2403   int PBIOp, BIOp;
2404   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2405     PBIOp = BIOp = 0;
2406   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2407     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2408   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2409     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2410   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2411     PBIOp = BIOp = 1;
2412   else
2413     return false;
2414
2415   // Check to make sure that the other destination of this branch
2416   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2417   // keep getting unwound.
2418   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2419     return false;
2420
2421   // Do not perform this transformation if it would require
2422   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2423   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2424
2425   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2426   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2427   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2428
2429   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2430   unsigned NumPhis = 0;
2431   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2432        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2433     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2434       return false;
2435
2436     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2437     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2438     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2439       if (CE->canTrap())
2440         return false;
2441
2442     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2443     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2444     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2445       if (CE->canTrap())
2446         return false;
2447   }
2448
2449   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2450   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2451
2452   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2453                << "AND: " << *BI->getParent());
2454
2455
2456   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2457   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2458   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2459   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2460   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2461   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2462   // infinite loop with no cond branch.
2463   if (OtherDest == BB) {
2464     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2465     // or it won't matter if it's hot. :)
2466     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2467                                                   "infloop", BB->getParent());
2468     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2469     OtherDest = InfLoopBlock;
2470   }
2471
2472   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2473
2474   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2475   // it alone, but modify PBI.
2476
2477   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2478   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2479   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2480   if (PBIOp)
2481     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2482
2483   Value *BICond = BI->getCondition();
2484   if (BIOp)
2485     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2486
2487   // Merge the conditions.
2488   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2489
2490   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2491   PBI->setCondition(Cond);
2492   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2493   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2494
2495   // Update branch weight for PBI.
2496   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2497   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2498                                               PredFalseWeight);
2499   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2500                                               SuccFalseWeight);
2501   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2502     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2503     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2504     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2505     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2506     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2507     //                                    PredOther * SuccCommon.
2508     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2509     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2510                                   PredOther * SuccCommon,
2511                               PredOther * SuccOther};
2512     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2513     FitWeights(NewWeights);
2514
2515     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2516                      MDBuilder(BI->getContext())
2517                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
2518   }
2519
2520   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2521   // block that are identical to the entries for BI's block.
2522   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2523
2524   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2525   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2526   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2527   // them agree.
2528   PHINode *PN;
2529   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2530        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2531     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2532     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2533     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2534     if (BIV != PBIV) {
2535       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2536       Value *NV = cast<SelectInst>
2537         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2538       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2539     }
2540   }
2541
2542   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2543   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2544
2545   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2546   // one fewer predecessor.
2547   return true;
2548 }
2549
2550 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
2551 // true or to FalseBB if Cond is false.
2552 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2553 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2554 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2555 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2556                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2557                                        uint32_t TrueWeight,
2558                                        uint32_t FalseWeight){
2559   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2560   // First, figure out which successors to preserve.
2561   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2562   // successor.
2563   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2564   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2565
2566   // Then remove the rest.
2567   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
2568     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2569     if (Succ == KeepEdge1)
2570       KeepEdge1 = nullptr;
2571     else if (Succ == KeepEdge2)
2572       KeepEdge2 = nullptr;
2573     else
2574       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2575   }
2576
2577   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2578   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2579
2580   // Insert an appropriate new terminator.
2581   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2582     if (TrueBB == FalseBB)
2583       // We were only looking for one successor, and it was present.
2584       // Create an unconditional branch to it.
2585       Builder.CreateBr(TrueBB);
2586     else {
2587       // We found both of the successors we were looking for.
2588       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2589       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2590       if (TrueWeight != FalseWeight)
2591         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2592                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2593                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2594     }
2595   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2596     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2597     // terminator must be unreachable.
2598     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2599   } else {
2600     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2601     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2602     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2603     if (!KeepEdge1)
2604       // Only TrueBB was found.
2605       Builder.CreateBr(TrueBB);
2606     else
2607       // Only FalseBB was found.
2608       Builder.CreateBr(FalseBB);
2609   }
2610
2611   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2612   return true;
2613 }
2614
2615 // Replaces
2616 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2617 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2618 // unconditional otherwise.
2619 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2620   // Check for constant integer values in the select.
2621   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2622   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2623   if (!TrueVal || !FalseVal)
2624     return false;
2625
2626   // Find the relevant condition and destinations.
2627   Value *Condition = Select->getCondition();
2628   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2629   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2630
2631   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2632   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2633   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2634   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2635   if (HasWeights) {
2636     GetBranchWeights(SI, Weights);
2637     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2638       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2639                                      getSuccessorIndex()];
2640       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2641                                       getSuccessorIndex()];
2642     }
2643   }
2644
2645   // Perform the actual simplification.
2646   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2647                                     TrueWeight, FalseWeight);
2648 }
2649
2650 // Replaces
2651 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2652 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2653 // with
2654 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2655 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2656   // Check that both operands of the select are block addresses.
2657   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2658   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2659   if (!TBA || !FBA)
2660     return false;
2661
2662   // Extract the actual blocks.
2663   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2664   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2665
2666   // Perform the actual simplification.
2667   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2668                                     0, 0);
2669 }
2670
2671 /// This is called when we find an icmp instruction
2672 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2673 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2674 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2675 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2676 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2677 /// like:
2678 ///
2679 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2680 /// DEFAULT:
2681 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2682 ///   br label %end
2683 /// end:
2684 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2685 ///
2686 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2687 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2688 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2689     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
2690     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
2691     AssumptionCache *AC) {
2692   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2693
2694   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2695   // complex.
2696   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2697
2698   Value *V = ICI->getOperand(0);
2699   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2700
2701   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2702   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2703   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2704   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2705   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2706
2707   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2708   if (SI->getCondition() != V)
2709     return false;
2710
2711   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2712   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2713   // away.
2714   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2715     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2716     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2717     ICI->setOperand(0, VVal);
2718
2719     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2720       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2721       ICI->eraseFromParent();
2722     }
2723     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2724     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2725   }
2726
2727   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2728   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2729   // and zap it.
2730   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2731     Value *V;
2732     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2733       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2734     else
2735       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2736
2737     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2738     ICI->eraseFromParent();
2739     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2740     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2741   }
2742
2743   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2744   // the block.
2745   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2746   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2747   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2748       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2749     return false;
2750
2751   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2752   // true in the PHI.
2753   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2754   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2755
2756   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2757     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2758
2759   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2760   // false depending on if it is EQ or NE.
2761   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2762   ICI->eraseFromParent();
2763
2764   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2765   // the switch to the merge point on the compared value.
2766   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2767                                          BB->getParent(), BB);
2768   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2769   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2770   if (HasWeights) {
2771     GetBranchWeights(SI, Weights);
2772     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2773       // Split weight for default case to case for "Cst".
2774       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2775       Weights.push_back(Weights[0]);
2776
2777       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2778       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2779                       MDBuilder(SI->getContext()).
2780                       createBranchWeights(MDWeights));
2781     }
2782   }
2783   SI->addCase(Cst, NewBB);
2784
2785   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2786   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2787   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2788   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2789   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2790   return true;
2791 }
2792
2793 /// The specified branch is a conditional branch.
2794 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2795 /// fold it into a switch instruction if so.
2796 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
2797                                       const DataLayout &DL) {
2798   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2799   if (!Cond) return false;
2800
2801   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2802   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2803   // 'setne's and'ed together, collect them.
2804
2805   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
2806   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
2807   // Unpack the result
2808   SmallVectorImpl<ConstantInt*> &Values = ConstantCompare.Vals;
2809   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
2810   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
2811   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
2812
2813   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2814   if (!CompVal) return false;
2815
2816   // Avoid turning single icmps into a switch.
2817   if (UsedICmps <= 1)
2818     return false;
2819
2820   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
2821
2822   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2823   // instruction can't handle, remove them now.
2824   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2825   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2826
2827   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2828   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
2829   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2830
2831   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2832   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2833
2834   // Figure out which block is which destination.
2835   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2836   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2837   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2838
2839   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2840
2841   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2842                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2843
2844   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2845   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2846   // right before the condbr to handle it.
2847   if (ExtraCase) {
2848     BasicBlock *NewBB =
2849         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
2850     // Remove the uncond branch added to the old block.
2851     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2852     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2853
2854     if (TrueWhenEqual)
2855       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2856     else
2857       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2858
2859     OldTI->eraseFromParent();
2860
2861     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2862     // for the edge we just added.
2863     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2864
2865     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2866           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2867     BB = NewBB;
2868   }
2869
2870   Builder.SetInsertPoint(BI);
2871   // Convert pointer to int before we switch.
2872   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2873     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
2874         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
2875   }
2876
2877   // Create the new switch instruction now.
2878   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2879
2880   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2881   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2882     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2883
2884   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2885   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2886   // the number of edges added.
2887   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2888        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2889     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2890     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2891     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2892       PN->addIncoming(InVal, BB);
2893   }
2894
2895   // Erase the old branch instruction.
2896   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2897
2898   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2899   return true;
2900 }
2901
2902 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2903   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2904   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2905   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2906   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2907   if (RI->getValue() != LPInst)
2908     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2909     // caused control to branch here.
2910     return false;
2911
2912   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2913   BasicBlock::iterator I = LPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
2914   while (++I != E)
2915     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2916       return false;
2917
2918   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2919   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2920     BasicBlock *Pred = *PI++;
2921     removeUnwindEdge(Pred);
2922   }
2923
2924   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2925   BB->eraseFromParent();
2926   return true;
2927 }
2928
2929 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
2930   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
2931   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
2932   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
2933   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
2934   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
2935   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
2936   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
2937   // simplified.
2938   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2939   Instruction *CPInst = dyn_cast<CleanupPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2940   if (!CPInst)
2941     // This isn't an empty cleanup.
2942     return false;
2943
2944   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2945   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
2946   while (++I != E)
2947     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2948       return false;
2949
2950   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this
2951   // will set UnwindDest to nullptr.
2952   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
2953
2954   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
2955   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
2956   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
2957   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
2958   // are both EH pads).
2959   if (UnwindDest) {
2960     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
2961     // reference the block we are removing
2962     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
2963                               IE = UnwindDest->getFirstNonPHI()->getIterator();
2964          I != IE; ++I) {
2965       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
2966  
2967       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
2968       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
2969       assert(Idx != -1);
2970       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
2971       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
2972       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
2973       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
2974       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
2975       // pad being removed.
2976       //
2977       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
2978       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
2979       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
2980       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
2981       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
2982       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
2983
2984       // Remove the entry for the block we are deleting.
2985       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
2986
2987       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
2988         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
2989         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
2990         // DestPN.
2991         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues(); 
2992               SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
2993           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
2994                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
2995         }
2996       } else {
2997         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
2998         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
2999         // predecessors with this value.
3000         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3001           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3002         }
3003       }
3004     }
3005
3006     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3007     Instruction *InsertPt = UnwindDest->getFirstNonPHI();
3008     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3009                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3010          I != IE;) {
3011       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3012       // being moved to another block.
3013       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3014       if (PN->use_empty())
3015         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3016         // when we erase BB below.
3017         continue;
3018
3019       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3020       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3021       // must be back edges which inherit the value from the path through
3022       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3023       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3024         if (pred != BB)
3025           PN->addIncoming(PN, pred);
3026       PN->moveBefore(InsertPt);
3027     }
3028   }
3029
3030   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3031     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3032     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3033     if (UnwindDest == nullptr) {
3034       removeUnwindEdge(PredBB);
3035     } else {
3036       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3037       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3038     }
3039   }
3040
3041   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3042   BB->eraseFromParent();
3043   return true;
3044 }
3045
3046 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3047   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3048   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
3049
3050   // Find predecessors that end with branches.
3051   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
3052   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
3053   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
3054     BasicBlock *P = *PI;
3055     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
3056     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
3057       if (BI->isUnconditional())
3058         UncondBranchPreds.push_back(P);
3059       else
3060         CondBranchPreds.push_back(BI);
3061     }
3062   }
3063
3064   // If we found some, do the transformation!
3065   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
3066     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
3067       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
3068       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
3069             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
3070       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
3071     }
3072
3073     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
3074     if (pred_empty(BB))
3075       // We know there are no successors, so just nuke the block.
3076       BB->eraseFromParent();
3077
3078     return true;
3079   }
3080
3081   // Check out all of the conditional branches going to this return
3082   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
3083   // branch itself into a select/return pair.
3084   while (!CondBranchPreds.empty()) {
3085     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
3086
3087     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
3088     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
3089         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
3090         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
3091       return true;
3092   }
3093   return false;
3094 }
3095
3096 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
3097   BasicBlock *BB = UI->getParent();
3098
3099   bool Changed = false;
3100
3101   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
3102   // be removed, do so.
3103   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
3104     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
3105     --BBI;
3106     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
3107     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
3108     // operations may have this effect.
3109     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
3110
3111     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
3112       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
3113         if (SI->isVolatile())
3114           break;
3115       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3116         if (LI->isVolatile())
3117           break;
3118       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3119         if (RMWI->isVolatile())
3120           break;
3121       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3122         if (CXI->isVolatile())
3123           break;
3124       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3125                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3126         break;
3127       }
3128       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3129       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3130       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3131       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3132     }
3133
3134     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3135     if (!BBI->use_empty())
3136       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3137     BBI->eraseFromParent();
3138     Changed = true;
3139   }
3140
3141   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3142   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3143   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3144
3145   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3146   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3147     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3148     IRBuilder<> Builder(TI);
3149     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3150       if (BI->isUnconditional()) {
3151         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3152           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3153           TI->eraseFromParent();
3154           Changed = true;
3155         }
3156       } else {
3157         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3158           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3159           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3160         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3161           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3162           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3163           Changed = true;
3164         }
3165       }
3166     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3167       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3168            i != e; ++i)
3169         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3170           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3171           SI->removeCase(i);
3172           --i; --e;
3173           Changed = true;
3174         }
3175     } else if ((isa<InvokeInst>(TI) &&
3176                 cast<InvokeInst>(TI)->getUnwindDest() == BB) ||
3177                isa<CatchEndPadInst>(TI) || isa<TerminatePadInst>(TI)) {
3178       removeUnwindEdge(TI->getParent());
3179       Changed = true;
3180     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI) || isa<CleanupEndPadInst>(TI) ||
3181                isa<CatchReturnInst>(TI)) {
3182       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3183       TI->eraseFromParent();
3184       Changed = true;
3185     }
3186     // TODO: If TI is a CatchPadInst, then (BB must be its normal dest and)
3187     // we can eliminate it, redirecting its preds to its unwind successor,
3188     // or to the next outer handler if the removed catch is the last for its
3189     // catchendpad.
3190   }
3191
3192   // If this block is now dead, remove it.
3193   if (pred_empty(BB) &&
3194       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3195     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3196     BB->eraseFromParent();
3197     return true;
3198   }
3199
3200   return Changed;
3201 }
3202
3203 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
3204   assert(Cases.size() >= 1);
3205
3206   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3207   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3208     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
3209       return false;
3210   }
3211   return true;
3212 }
3213
3214 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
3215 /// comparison and branch.
3216 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3217   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3218
3219   bool HasDefault =
3220       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3221
3222   // Partition the cases into two sets with different destinations.
3223   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
3224   BasicBlock *DestB = nullptr;
3225   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesA;
3226   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesB;
3227
3228   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
3229     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
3230     if (!DestA) DestA = Dest;
3231     if (Dest == DestA) {
3232       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
3233       continue;
3234     }
3235     if (!DestB) DestB = Dest;
3236     if (Dest == DestB) {
3237       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
3238       continue;
3239     }
3240     return false;  // More than two destinations.
3241   }
3242
3243   assert(DestA && DestB && "Single-destination switch should have been folded.");
3244   assert(DestA != DestB);
3245   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
3246   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
3247   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
3248
3249   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
3250   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
3251   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
3252   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
3253   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
3254     ContiguousCases = &CasesA;
3255     ContiguousDest = DestA;
3256     OtherDest = DestB;
3257   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
3258     ContiguousCases = &CasesB;
3259     ContiguousDest = DestB;
3260     OtherDest = DestA;
3261   } else
3262     return false;
3263
3264   // Start building the compare and branch.
3265
3266   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
3267   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
3268
3269   Value *Sub = SI->getCondition();
3270   if (!Offset->isNullValue())
3271     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
3272
3273   Value *Cmp;
3274   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3275   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
3276     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3277   else
3278     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3279   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
3280
3281   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3282   if (HasBranchWeights(SI)) {
3283     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3284     GetBranchWeights(SI, Weights);
3285     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3286       uint64_t TrueWeight = 0;
3287       uint64_t FalseWeight = 0;
3288       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
3289         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
3290           TrueWeight += Weights[I];
3291         else
3292           FalseWeight += Weights[I];
3293       }
3294       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
3295         TrueWeight /= 2;
3296         FalseWeight /= 2;
3297       }
3298       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3299                          MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(
3300                              (uint32_t)TrueWeight, (uint32_t)FalseWeight));
3301     }
3302   }
3303
3304   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
3305   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3306     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
3307     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3308     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3309       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3310   }
3311   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3312     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
3313     if (OtherDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3314     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3315       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3316   }
3317
3318   // Drop the switch.
3319   SI->eraseFromParent();
3320
3321   return true;
3322 }
3323
3324 /// Compute masked bits for the condition of a switch
3325 /// and use it to remove dead cases.
3326 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
3327                                      const DataLayout &DL) {
3328   Value *Cond = SI->getCondition();
3329   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3330   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3331   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
3332
3333   // Gather dead cases.
3334   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3335   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3336     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3337         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3338       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3339       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3340                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3341     }
3342   }
3343
3344   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the 
3345   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some 
3346   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
3347   // number of possible unique case values.
3348   bool HasDefault =
3349     !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3350   const unsigned NumUnknownBits = Bits - 
3351     (KnownZero.Or(KnownOne)).countPopulation();
3352   assert(NumUnknownBits <= Bits);
3353   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
3354       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&  
3355       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
3356     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
3357     BasicBlock *NewDefault = SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(),
3358                                                     SI->getParent(), "");
3359     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
3360     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
3361     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
3362     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
3363     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
3364     return true;
3365   }
3366
3367   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3368   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3369   if (HasWeight) {
3370     GetBranchWeights(SI, Weights);
3371     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3372   }
3373
3374   // Remove dead cases from the switch.
3375   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3376     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3377     assert(Case != SI->case_default() &&
3378            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3379     if (HasWeight) {
3380       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3381       Weights.pop_back();
3382     }
3383
3384     // Prune unused values from PHI nodes.
3385     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3386     SI->removeCase(Case);
3387   }
3388   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3389     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3390     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3391                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3392                     createBranchWeights(MDWeights));
3393   }
3394
3395   return !DeadCases.empty();
3396 }
3397
3398 /// If BB would be eligible for simplification by
3399 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3400 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3401 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3402 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3403 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3404                                               BasicBlock *BB,
3405                                               int *PhiIndex) {
3406   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3407     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3408   if (!BB->getSinglePredecessor())
3409     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3410
3411   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3412   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3413     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3414
3415   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3416
3417   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3418   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3419     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3420     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3421
3422     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3423     if (InValue != CaseValue) continue;
3424
3425     *PhiIndex = Idx;
3426     return PHI;
3427   }
3428
3429   return nullptr;
3430 }
3431
3432 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
3433 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
3434 /// blocks of the switch can be folded away.
3435 /// Returns true if a change is made.
3436 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3437   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3438   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3439
3440   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3441     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3442     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3443
3444     int PhiIndex;
3445     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3446                                                  &PhiIndex);
3447     if (!PHI) continue;
3448
3449     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3450   }
3451
3452   bool Changed = false;
3453
3454   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3455        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3456     PHINode *Phi = I->first;
3457     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3458
3459     if (Indexes.size() < 2) continue;
3460
3461     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3462       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3463     Changed = true;
3464   }
3465
3466   return Changed;
3467 }
3468
3469 /// Return true if the backend will be able to handle
3470 /// initializing an array of constants like C.
3471 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3472   if (C->isThreadDependent())
3473     return false;
3474   if (C->isDLLImportDependent())
3475     return false;
3476
3477   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3478     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3479
3480   return isa<ConstantFP>(C) ||
3481       isa<ConstantInt>(C) ||
3482       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3483       isa<GlobalValue>(C) ||
3484       isa<UndefValue>(C);
3485 }
3486
3487 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3488 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3489 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3490                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3491   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3492     return C;
3493   return ConstantPool.lookup(V);
3494 }
3495
3496 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
3497 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3498 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3499 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3500 static Constant *
3501 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
3502              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
3503   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3504     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3505     if (!A)
3506       return nullptr;
3507     if (A->isAllOnesValue())
3508       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3509     if (A->isNullValue())
3510       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3511     return nullptr;
3512   }
3513
3514   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3515   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3516     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3517       COps.push_back(A);
3518     else
3519       return nullptr;
3520   }
3521
3522   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3523     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3524                                            COps[1], DL);
3525   }
3526
3527   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3528 }
3529
3530 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3531 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3532 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3533 /// case), of a switch instruction SI.
3534 static bool
3535 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
3536                BasicBlock **CommonDest,
3537                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
3538                const DataLayout &DL) {
3539   // The block from which we enter the common destination.
3540   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3541
3542   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3543   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3544   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3545   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3546   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3547        ++I) {
3548     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3549       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3550       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3551         return false;
3552       Pred = CaseDest;
3553       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3554     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3555       // Skip debug intrinsic.
3556       continue;
3557     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
3558       // Instruction is side-effect free and constant.
3559
3560       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
3561       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
3562       // no longer dominate all its uses.
3563       for (auto &Use : I->uses()) {
3564         User *User = Use.getUser();
3565         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
3566           if (I->getParent() == CaseDest)
3567             continue;
3568         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
3569           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
3570             continue;
3571         return false;
3572       }
3573
3574       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
3575     } else {
3576       break;
3577     }
3578   }
3579
3580   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3581   if (!*CommonDest)
3582     *CommonDest = CaseDest;
3583   // If the destination isn't the common one, abort.
3584   if (CaseDest != *CommonDest)
3585     return false;
3586
3587   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3588   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3589   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3590     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3591     if (Idx == -1)
3592       continue;
3593
3594     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3595                                         ConstantPool);
3596     if (!ConstVal)
3597       return false;
3598
3599     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3600     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3601       return false;
3602
3603     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3604   }
3605
3606   return Res.size() > 0;
3607 }
3608
3609 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
3610 // Result.
3611 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3612     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3613     Constant *Result) {
3614   for (auto &I : UniqueResults) {
3615     if (I.first == Result) {
3616       I.second.push_back(CaseVal);
3617       return;
3618     }
3619   }
3620   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3621         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3622 }
3623
3624 // Helper function that initializes a map containing
3625 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3626 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3627 // there is not a common destination block for the switch.
3628 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
3629                                   BasicBlock *&CommonDest,
3630                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3631                                   Constant *&DefaultResult,
3632                                   const DataLayout &DL) {
3633   for (auto &I : SI->cases()) {
3634     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3635
3636     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3637     SwitchCaseResultsTy Results;
3638     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3639                         DL))
3640       return false;
3641
3642     // Only one value per case is permitted
3643     if (Results.size() > 1)
3644       return false;
3645     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3646
3647     // Check the PHI consistency.
3648     if (!PHI)
3649       PHI = Results[0].first;
3650     else if (PHI != Results[0].first)
3651       return false;
3652   }
3653   // Find the default result value.
3654   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3655   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3656   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3657                  DL);
3658   // If the default value is not found abort unless the default destination
3659   // is unreachable.
3660   DefaultResult =
3661       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3662   if ((!DefaultResult &&
3663         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3664     return false;
3665
3666   return true;
3667 }
3668
3669 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
3670 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
3671 // Example:
3672 // switch (a) {
3673 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3674 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3675 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3676 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3677 //   default:
3678 //     return 4;
3679 // }
3680 static Value *
3681 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3682                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3683                      IRBuilder<> &Builder) {
3684   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3685       "We should have exactly two unique results at this point");
3686   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3687   // select or a two-way select if default is possible.
3688   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3689       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3690     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3691     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3692
3693     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3694     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3695     if (DefaultCanTrigger) {
3696       Value *const ValueCompare =
3697           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3698       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3699                                          DefaultResult, "switch.select");
3700     }
3701     Value *const ValueCompare =
3702         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3703     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3704                                 "switch.select");
3705   }
3706
3707   return nullptr;
3708 }
3709
3710 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
3711 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
3712 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3713                                               Value *SelectValue,
3714                                               IRBuilder<> &Builder) {
3715   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3716   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3717     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3718   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3719
3720   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3721
3722   // Remove the switch.
3723   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3724     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3725
3726     if (Succ == PHI->getParent())
3727       continue;
3728     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3729   }
3730   SI->eraseFromParent();
3731 }
3732
3733 /// If the switch is only used to initialize one or more
3734 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3735 /// constant values, replace the switch with select.
3736 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3737                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL) {
3738   Value *const Cond = SI->getCondition();
3739   PHINode *PHI = nullptr;
3740   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3741   Constant *DefaultResult;
3742   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3743   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3744   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
3745                              DL))
3746     return false;
3747   // Selects choose between maximum two values.
3748   if (UniqueResults.size() != 2)
3749     return false;
3750   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3751
3752   Builder.SetInsertPoint(SI);
3753   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3754       UniqueResults,
3755       DefaultResult, Cond, Builder);
3756   if (SelectValue) {
3757     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3758     return true;
3759   }
3760   // The switch couldn't be converted into a select.
3761   return false;
3762 }
3763
3764 namespace {
3765   /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
3766   class SwitchLookupTable {
3767   public:
3768     /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
3769     /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
3770     SwitchLookupTable(
3771         Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3772         const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3773         Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
3774
3775     /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
3776     /// the position given by Index in the lookup table.
3777     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3778
3779     /// Return true if a table with TableSize elements of
3780     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3781     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
3782                                    Type *ElementType);
3783
3784   private:
3785     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3786     // different ways.
3787     enum {
3788       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3789       // store that single value and return it for each lookup.
3790       SingleValueKind,
3791
3792       // For tables where there is a linear relationship between table index
3793       // and values. We calculate the result with a simple multiplication
3794       // and addition instead of a table lookup.
3795       LinearMapKind,
3796
3797       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3798       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3799       // shift and mask operations.
3800       BitMapKind,
3801
3802       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3803       // instructions from the table.
3804       ArrayKind
3805     } Kind;
3806
3807     // For SingleValueKind, this is the single value.
3808     Constant *SingleValue;
3809
3810     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3811     ConstantInt *BitMap;
3812     IntegerType *BitMapElementTy;
3813
3814     // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
3815     ConstantInt *LinearOffset;
3816     ConstantInt *LinearMultiplier;
3817
3818     // For ArrayKind, this is the array.
3819     GlobalVariable *Array;
3820   };
3821 }
3822
3823 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
3824     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3825     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3826     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
3827     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3828       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
3829   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3830   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3831
3832   // If all values in the table are equal, this is that value.
3833   SingleValue = Values.begin()->second;
3834
3835   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3836
3837   // Build up the table contents.
3838   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3839   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3840     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3841     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3842     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3843
3844     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3845                    .getLimitedValue();
3846     TableContents[Idx] = CaseRes;
3847
3848     if (CaseRes != SingleValue)
3849       SingleValue = nullptr;
3850   }
3851
3852   // Fill in any holes in the table with the default result.
3853   if (Values.size() < TableSize) {
3854     assert(DefaultValue &&
3855            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3856     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3857     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3858       if (!TableContents[I])
3859         TableContents[I] = DefaultValue;
3860     }
3861
3862     if (DefaultValue != SingleValue)
3863       SingleValue = nullptr;
3864   }
3865
3866   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3867   // that single value.
3868   if (SingleValue) {
3869     Kind = SingleValueKind;
3870     return;
3871   }
3872
3873   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
3874   // table index.
3875   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
3876     bool LinearMappingPossible = true;
3877     APInt PrevVal;
3878     APInt DistToPrev;
3879     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
3880     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
3881     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3882       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
3883       if (!ConstVal) {
3884         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
3885         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
3886         LinearMappingPossible = false;
3887         break;
3888       }
3889       APInt Val = ConstVal->getValue();
3890       if (I != 0) {
3891         APInt Dist = Val - PrevVal;
3892         if (I == 1) {
3893           DistToPrev = Dist;
3894         } else if (Dist != DistToPrev) {
3895           LinearMappingPossible = false;
3896           break;
3897         }
3898       }
3899       PrevVal = Val;
3900     }
3901     if (LinearMappingPossible) {
3902       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
3903       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
3904       Kind = LinearMapKind;
3905       ++NumLinearMaps;
3906       return;
3907     }
3908   }
3909
3910   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3911   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3912     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3913     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3914     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3915       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3916       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3917       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3918         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3919         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3920       }
3921     }
3922     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3923     BitMapElementTy = IT;
3924     Kind = BitMapKind;
3925     ++NumBitMaps;
3926     return;
3927   }
3928
3929   // Store the table in an array.
3930   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3931   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3932
3933   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3934                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3935                              Initializer,
3936                              "switch.table");
3937   Array->setUnnamedAddr(true);
3938   Kind = ArrayKind;
3939 }
3940
3941 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3942   switch (Kind) {
3943     case SingleValueKind:
3944       return SingleValue;
3945     case LinearMapKind: {
3946       // Derive the result value from the input value.
3947       Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
3948                                             false, "switch.idx.cast");
3949       if (!LinearMultiplier->isOne())
3950         Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
3951       if (!LinearOffset->isZero())
3952         Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
3953       return Result;
3954     }
3955     case BitMapKind: {
3956       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3957       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3958
3959       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3960       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3961       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3962       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3963
3964       // Multiply the shift amount by the element width.
3965       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3966                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3967                                    "switch.shiftamt");
3968
3969       // Shift down.
3970       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3971                                               "switch.downshift");
3972       // Mask off.
3973       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3974                                  "switch.masked");
3975     }
3976     case ArrayKind: {
3977       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3978       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3979       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3980                                 ->getArrayNumElements();
3981       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3982         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3983                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3984                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3985                                    "switch.tableidx.zext");
3986
3987       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3988       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
3989                                              GEPIndices, "switch.gep");
3990       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3991     }
3992   }
3993   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3994 }
3995
3996 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
3997                                            uint64_t TableSize,
3998                                            Type *ElementType) {
3999   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
4000   if (!IT)
4001     return false;
4002   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
4003   // are <= 15, we could try to narrow the type.
4004
4005   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
4006   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
4007     return false;
4008   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
4009 }
4010
4011 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
4012 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
4013 static bool
4014 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
4015                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
4016                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
4017   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
4018     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
4019
4020   bool AllTablesFitInRegister = true;
4021   bool HasIllegalType = false;
4022   for (const auto &I : ResultTypes) {
4023     Type *Ty = I.second;
4024
4025     // Saturate this flag to true.
4026     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
4027
4028     // Saturate this flag to false.
4029     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
4030       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
4031
4032     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
4033     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
4034     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
4035     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
4036       break;
4037   }
4038
4039   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
4040   if (AllTablesFitInRegister)
4041     return true;
4042
4043   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
4044   if (HasIllegalType)
4045     return false;
4046
4047   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
4048   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
4049   // FIXME: Find the best cut-off.
4050   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
4051 }
4052
4053 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
4054 /// \code
4055 ///     if (idx < tablesize)
4056 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
4057 ///     else
4058 ///        r = default_value;
4059 ///     if (r != default_value)
4060 ///        ...
4061 /// \endcode
4062 /// Is optimized to:
4063 /// \code
4064 ///     cond = idx < tablesize;
4065 ///     if (cond)
4066 ///        r = table[idx];
4067 ///     else
4068 ///        r = default_value;
4069 ///     if (cond)
4070 ///        ...
4071 /// \endcode
4072 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
4073 static void reuseTableCompare(User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock,
4074           BranchInst *RangeCheckBranch, Constant *DefaultValue,
4075           const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values) {
4076
4077   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
4078   if (!CmpInst)
4079     return;
4080
4081   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
4082   // threading can do its work afterwards.
4083   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
4084     return;
4085
4086   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
4087   if (!CmpOp1)
4088     return;
4089
4090   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
4091   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
4092   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
4093
4094   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
4095   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4096                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
4097   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
4098     return;
4099
4100   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
4101   // compare result.
4102   for (auto ValuePair : Values) {
4103     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4104                               ValuePair.second, CmpOp1, true);
4105     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
4106       return;
4107     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
4108            "Expect true or false as compare result.");
4109   }
4110  
4111   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
4112   // dominance check, but sufficient for our needs.
4113   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
4114   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
4115   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
4116   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
4117     BasicBlock *Pred = *PI;
4118     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
4119       return;
4120   }
4121
4122   if (DefaultConst == FalseConst) {
4123     // The compare yields the same result. We can replace it.
4124     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
4125     ++NumTableCmpReuses;
4126   } else {
4127     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
4128     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(RangeCmp,
4129                 ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
4130                 RangeCheckBranch);
4131     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
4132     ++NumTableCmpReuses;
4133   }
4134 }
4135
4136 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
4137 /// successor block with different constant values, replace the switch with
4138 /// lookup tables.
4139 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4140                                 const DataLayout &DL,
4141                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
4142   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4143
4144   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
4145   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
4146     return false;
4147
4148   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
4149   // split off a dense part and build a lookup table for that.
4150
4151   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
4152   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
4153   // string and lookup indices into that.
4154
4155   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
4156   // faster, so we don't analyze them.
4157   if (SI->getNumCases() < 3)
4158     return false;
4159
4160   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
4161   // common destination, as well as the min and max case values.
4162   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
4163   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
4164   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
4165   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
4166
4167   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4168   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
4169   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
4170   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
4171   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
4172   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
4173
4174   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
4175     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
4176     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
4177       MinCaseVal = CaseVal;
4178     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
4179       MaxCaseVal = CaseVal;
4180
4181     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4182     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
4183     ResultsTy Results;
4184     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
4185                         Results, DL))
4186       return false;
4187
4188     // Append the result from this case to the list for each phi.
4189     for (const auto &I : Results) {
4190       PHINode *PHI = I.first;
4191       Constant *Value = I.second;
4192       if (!ResultLists.count(PHI))
4193         PHIs.push_back(PHI);
4194       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
4195     }
4196   }
4197
4198   // Keep track of the result types.
4199   for (PHINode *PHI : PHIs) {
4200     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
4201   }
4202
4203   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
4204   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
4205   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
4206   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
4207
4208   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
4209   // or a bitmask that fits in a register.
4210   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
4211   bool HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
4212                                           &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
4213
4214   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
4215   if (NeedMask) {
4216     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
4217     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
4218       return false;
4219     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
4220       return false;
4221   }
4222
4223   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
4224     PHINode *PHI = I.first;
4225     Constant *Result = I.second;
4226     DefaultResults[PHI] = Result;
4227   }
4228
4229   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
4230     return false;
4231
4232   // Create the BB that does the lookups.
4233   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
4234   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4235                                             "switch.lookup",
4236                                             CommonDest->getParent(),
4237                                             CommonDest);
4238
4239   // Compute the table index value.
4240   Builder.SetInsertPoint(SI);
4241   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
4242                                         "switch.tableidx");
4243
4244   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
4245   // switching upon.
4246   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4247   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
4248   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
4249          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
4250          "representable value of its input integer type's size.");
4251
4252   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
4253   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
4254   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
4255   const bool DefaultIsReachable =
4256       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4257   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
4258   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
4259
4260   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4261     Builder.CreateBr(LookupBB);
4262     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
4263     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
4264   } else {
4265     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
4266                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
4267     RangeCheckBranch = Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4268   }
4269
4270   // Populate the BB that does the lookups.
4271   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4272
4273   if (NeedMask) {
4274     // Before doing the lookup we do the hole check.
4275     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
4276     // and we create a new LookupBB.
4277     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
4278     MaskBB->setName("switch.hole_check");
4279     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4280                                   "switch.lookup",
4281                                   CommonDest->getParent(),
4282                                   CommonDest);
4283
4284     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
4285     // unnecessary illegal types.
4286     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
4287     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
4288     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
4289     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4290     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4291     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4292       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4293                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4294       MaskInt |= One << Idx;
4295     }
4296     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4297
4298     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4299     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4300     // else continue with table lookup.
4301     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4302     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4303                                                  "switch.maskindex");
4304     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4305                                         "switch.shifted");
4306     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4307                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4308                                        "switch.lobit");
4309     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4310
4311     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4312     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4313   }
4314
4315   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4316     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
4317     // do not delete PHINodes here.
4318     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
4319                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
4320   }
4321
4322   bool ReturnedEarly = false;
4323   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4324     PHINode *PHI = PHIs[I];
4325     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
4326
4327     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4328     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4329     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
4330
4331     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4332
4333     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4334     // do that right here.
4335     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4336         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4337       Builder.CreateRet(Result);
4338       ReturnedEarly = true;
4339       break;
4340     }
4341
4342     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
4343     // possible.
4344     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
4345       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
4346       // Search for compare instructions which use the phi.
4347       for (auto *User : PHI->users()) {
4348         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
4349       }
4350     }
4351
4352     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4353   }
4354
4355   if (!ReturnedEarly)
4356     Builder.CreateBr(CommonDest);
4357
4358   // Remove the switch.
4359   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4360     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4361
4362     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4363       continue;
4364     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4365   }
4366   SI->eraseFromParent();
4367
4368   ++NumLookupTables;
4369   if (NeedMask)
4370     ++NumLookupTablesHoles;
4371   return true;
4372 }
4373
4374 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4375   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4376
4377   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4378     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4379     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4380     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4381       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4382         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4383
4384     Value *Cond = SI->getCondition();
4385     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4386       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4387         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4388
4389     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4390     // away into any preds.
4391     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4392     // Ignore dbg intrinsics.
4393     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4394       ++BBI;
4395     if (SI == &*BBI)
4396       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4397         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4398   }
4399
4400   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4401   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4402     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4403
4404   // Remove unreachable cases.
4405   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
4406     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4407
4408   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL))
4409     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4410
4411   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4412     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4413
4414   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
4415     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4416
4417   return false;
4418 }
4419
4420 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4421   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4422   bool Changed = false;
4423
4424   // Eliminate redundant destinations.
4425   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4426   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4427     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4428     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
4429       Dest->removePredecessor(BB);
4430       IBI->removeDestination(i);
4431       --i; --e;
4432       Changed = true;
4433     }
4434   }
4435
4436   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4437     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4438     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4439     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4440     return true;
4441   }
4442
4443   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4444     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4445     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4446     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4447     return true;
4448   }
4449
4450   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4451     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4452       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4453   }
4454   return Changed;
4455 }
4456
4457 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
4458 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
4459 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
4460 /// a shared handler.
4461 ///
4462 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
4463 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
4464 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
4465 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
4466 /// sinking in this file)
4467 ///
4468 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
4469 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
4470 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
4471 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
4472 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
4473 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
4474 ///
4475 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
4476 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
4477 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
4478 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
4479                                  BasicBlock *BB) {
4480   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
4481   assert(Succ);
4482   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
4483   // a phi into the merged landing pad block.
4484   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
4485     return false;
4486
4487   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
4488     if (BB == OtherPred)
4489       continue;
4490     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
4491     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
4492     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
4493       continue;
4494     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4495     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
4496     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
4497       continue;
4498
4499     // We've found an identical block.  Update our predeccessors to take that
4500     // path instead and make ourselves dead.
4501     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
4502     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4503     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
4504       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
4505       assert(II->getNormalDest() != BB &&
4506              II->getUnwindDest() == BB && "unexpected successor");
4507       II->setUnwindDest(OtherPred);
4508     }
4509
4510     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
4511     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
4512     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end();
4513          I != E;) {
4514       Instruction &Inst = *I; I++;
4515       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
4516         Inst.eraseFromParent();
4517     }
4518
4519     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
4520     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
4521     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
4522       Succ->removePredecessor(BB);
4523     }
4524
4525     IRBuilder<> Builder(BI);
4526     Builder.CreateUnreachable();
4527     BI->eraseFromParent();
4528     return true;
4529   }
4530   return false;
4531 }
4532
4533 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4534   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4535
4536   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4537     return true;
4538
4539   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4540   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
4541   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4542       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4543     return true;
4544
4545   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4546   // against a constant, try to simplify the block.
4547   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4548     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4549       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4550         ;
4551       if (I->isTerminator() &&
4552           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
4553                                                 BonusInstThreshold, AC))
4554         return true;
4555     }
4556
4557   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
4558   // equivalent.
4559   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
4560     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4561     if (I->isTerminator() &&
4562         TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
4563       return true;
4564   }
4565
4566   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4567   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4568   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4569   // for PHI nodes in common successor.
4570   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4571     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4572   return false;
4573 }
4574
4575
4576 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4577   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4578
4579   // Conditional branch
4580   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4581     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4582     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4583     // switch.
4584     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4585       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4586         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4587
4588     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4589     // Ignore dbg intrinsics.
4590     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4591     // Ignore dbg intrinsics.
4592     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4593       ++I;
4594     if (&*I == BI) {
4595       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4596         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4597     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4598       ++I;
4599       // Ignore dbg intrinsics.
4600       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4601         ++I;
4602       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4603         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4604     }
4605   }
4606
4607   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4608   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
4609     return true;
4610
4611   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4612   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4613   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4614   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4615     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4616
4617   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4618   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4619   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4620   // can hoist it up to the branching block.
4621   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4622     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4623       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
4624         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4625     } else {
4626       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4627       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4628       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4629       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4630           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4631         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
4632           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4633     }
4634   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4635     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4636     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4637     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4638     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4639         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4640       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
4641         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4642   }
4643
4644   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4645   // through this block if any PHI node entries are constants.
4646   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4647     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4648       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4649         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4650
4651   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4652   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4653     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4654       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4655         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4656           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4657
4658   return false;
4659 }
4660
4661 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4662 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4663   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4664   if (!C)
4665     return false;
4666
4667   if (I->use_empty())
4668     return false;
4669
4670   if (C->isNullValue()) {
4671     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4672     User *Use = *I->user_begin();
4673
4674     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4675     // control flow (eg. calls)
4676     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4677       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4678         return false;
4679
4680     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4681     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4682       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4683         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4684
4685     // Look through bitcasts.
4686     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4687       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4688
4689     // Load from null is undefined.
4690     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4691       if (!LI->isVolatile())
4692         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4693
4694     // Store to null is undefined.
4695     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4696       if (!SI->isVolatile())
4697         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4698   }
4699   return false;
4700 }
4701
4702 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4703 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4704 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4705   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4706        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4707     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4708       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4709         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4710         IRBuilder<> Builder(T);
4711         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4712           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4713           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4714           // destination from conditional branches.
4715           if (BI->isUnconditional())
4716             Builder.CreateUnreachable();
4717           else
4718             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4719                                                          BI->getSuccessor(0));
4720           BI->eraseFromParent();
4721           return true;
4722         }
4723         // TODO: SwitchInst.
4724       }
4725
4726   return false;
4727 }
4728
4729 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4730   bool Changed = false;
4731
4732   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4733   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4734
4735   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4736   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4737   if ((pred_empty(BB) &&
4738        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4739       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4740     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4741     DeleteDeadBlock(BB);
4742     return true;
4743   }
4744
4745   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4746   // away...
4747   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4748
4749   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4750   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4751
4752   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4753   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4754
4755   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4756   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4757   // if there are no PHI nodes.
4758   //
4759   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4760     return true;
4761
4762   IRBuilder<> Builder(BB);
4763
4764   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4765   // eliminate it, do so now.
4766   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4767     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4768       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
4769
4770   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4771   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4772     if (BI->isUnconditional()) {
4773       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4774     } else {
4775       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4776     }
4777   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4778     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4779   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4780     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4781   } else if (CleanupReturnInst *RI =
4782                dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4783     if (SimplifyCleanupReturn(RI)) return true;
4784   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4785     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4786   } else if (UnreachableInst *UI =
4787                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4788     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4789   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4790                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4791     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4792   }
4793
4794   return Changed;
4795 }
4796
4797 /// This function is used to do simplification of a CFG.
4798 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
4799 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4800 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4801 ///
4802 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4803                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC) {
4804   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
4805                         BonusInstThreshold, AC).run(BB);
4806 }