use range-based for loop; NFCI
[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 cases
87   // 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 switch
92   // 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 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
231 /// return true if the specified value dominates the block.  We
232 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
233 /// which works well enough for us.
234 ///
235 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
236 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
237 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
238 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
239 /// set and true is returned.
240 ///
241 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
242 /// Select whose cost is 2.
243 ///
244 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
245 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
246 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
247 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
248                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
249                                 unsigned &CostRemaining,
250                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
251   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
252   if (!I) {
253     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
254     // can be executed unconditionally.
255     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
256       if (C->canTrap())
257         return false;
258     return true;
259   }
260   BasicBlock *PBB = I->getParent();
261
262   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
263   // the bottom of this block.
264   if (PBB == BB) return false;
265
266   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
267   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
268   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
269   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
270   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
271     return true;
272
273   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
274   // instructions in the 'if region'.
275   if (!AggressiveInsts) return false;
276
277   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
278   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
279
280   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
281   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
282   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
283   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
284     return false;
285
286   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
287
288   if (Cost > CostRemaining)
289     return false;
290
291   CostRemaining -= Cost;
292
293   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
294   // not take us over the cost threshold.
295   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
296     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI))
297       return false;
298   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
299   AggressiveInsts->insert(I);
300   return true;
301 }
302
303 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
304 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
305 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
306   // Normal constant int.
307   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
308   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
309     return CI;
310
311   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
312   // ConstantInt if possible.
313   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
314
315   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
316   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
317     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
318
319   // IntToPtr const int.
320   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
321     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
322       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
323         // The constant is very likely to have the right type already.
324         if (CI->getType() == PtrTy)
325           return CI;
326         else
327           return cast<ConstantInt>
328             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
329       }
330   return nullptr;
331 }
332
333 namespace {
334
335 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
336 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
337 /// structure.
338 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
339 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
340 /// representing the different cases for the switch.
341 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
342 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
343 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
344 /// fail.
345 struct ConstantComparesGatherer {
346   const DataLayout &DL;
347   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
348   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
349   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
350   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
351
352   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
353   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
354       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
355     gather(Cond);
356   }
357
358   /// Prevent copy
359   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
360   ConstantComparesGatherer &
361   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
362
363 private:
364
365   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
366   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
367   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
368     if(CompValue && CompValue != NewVal) return false;
369     CompValue = NewVal;
370     return (CompValue != nullptr);
371   }
372
373   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
374   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
375   /// match depending on isEQ).
376   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
377   /// against is placed in CompValue.
378   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
379   /// is found but the value compared to is different.
380   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
381     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
382     ICmpInst *ICI;
383     ConstantInt *C;
384     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
385              (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
386       return false;
387     }
388
389     Value *RHSVal;
390     ConstantInt *RHSC;
391
392     // Pattern match a special case
393     // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
394     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
395     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
396       if (match(ICI->getOperand(0),
397                 m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
398         APInt Not = ~RHSC->getValue();
399         if (Not.isPowerOf2()) {
400           // If we already have a value for the switch, it has to match!
401           if(!setValueOnce(RHSVal))
402             return false;
403
404           Vals.push_back(C);
405           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
406                                           C->getValue() | Not));
407           UsedICmps++;
408           return true;
409         }
410       }
411
412       // If we already have a value for the switch, it has to match!
413       if(!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
414         return false;
415
416       UsedICmps++;
417       Vals.push_back(C);
418       return ICI->getOperand(0);
419     }
420
421     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
422     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
423         ICI->getPredicate(), C->getValue());
424
425     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
426     // compare idiom as emitted by instcombine.
427     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
428     if(match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
429       Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
430       CandidateVal = RHSVal;
431     }
432
433     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
434     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
435     // x != 0 && x != 1.
436     if (!isEQ)
437       Span = Span.inverse();
438
439     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
440     if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet()) {
441       return false;
442     }
443
444     // If we already have a value for the switch, it has to match!
445     if(!setValueOnce(CandidateVal))
446       return false;
447
448     // Add all values from the range to the set
449     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
450       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
451
452     UsedICmps++;
453     return true;
454
455   }
456
457   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
458   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
459   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
460   /// vector.
461   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
462   void gather(Value *V) {
463     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
464     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
465
466     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
467     SmallVector<Value *, 8> DFT;
468
469     // Initialize
470     DFT.push_back(V);
471
472     while(!DFT.empty()) {
473       V = DFT.pop_back_val();
474
475       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
476         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
477         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
478           DFT.push_back(I->getOperand(1));
479           DFT.push_back(I->getOperand(0));
480           continue;
481         }
482
483         // Try to match the current instruction
484         if (matchInstruction(I, isEQ))
485           // Match succeed, continue the loop
486           continue;
487       }
488
489       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
490       // comparison against the same value as the others.
491       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
492       if (!Extra) {
493         Extra = V;
494         continue;
495       }
496       // Failed to parse a proper sequence, abort now
497       CompValue = nullptr;
498       break;
499     }
500   }
501 };
502
503 }
504
505 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
506   Instruction *Cond = nullptr;
507   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
508     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
509   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
510     if (BI->isConditional())
511       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
512   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
513     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
514   }
515
516   TI->eraseFromParent();
517   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
518 }
519
520 /// Return true if the specified terminator checks
521 /// to see if a value is equal to constant integer value.
522 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
523   Value *CV = nullptr;
524   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
525     // Do not permit merging of large switch instructions into their
526     // predecessors unless there is only one predecessor.
527     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
528                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
529       CV = SI->getCondition();
530   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
531     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
532       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
533         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
534           CV = ICI->getOperand(0);
535       }
536
537   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
538   if (CV) {
539     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
540       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
541       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
542         CV = Ptr;
543     }
544   }
545   return CV;
546 }
547
548 /// Given a value comparison instruction,
549 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
550 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
551 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
552                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
553                                                                        &Cases) {
554   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
555     Cases.reserve(SI->getNumCases());
556     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
557       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
558                                                   i.getCaseSuccessor()));
559     return SI->getDefaultDest();
560   }
561
562   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
563   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
564   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
565   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
566                                                              DL),
567                                               Succ));
568   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
569 }
570
571
572 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
573 /// in the list that match the specified block.
574 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
575                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
576   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
577 }
578
579 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
580 static bool
581 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
582               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
583   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
584
585   // Make V1 be smaller than V2.
586   if (V1->size() > V2->size())
587     std::swap(V1, V2);
588
589   if (V1->size() == 0) return false;
590   if (V1->size() == 1) {
591     // Just scan V2.
592     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
593     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
594       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
595         return true;
596   }
597
598   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
599   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
600   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
601   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
602   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
603     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
604       return true;
605     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
606       ++i1;
607     else
608       ++i2;
609   }
610   return false;
611 }
612
613 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
614 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
615 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
616 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
617 /// very limited form of jump threading.
618 bool SimplifyCFGOpt::
619 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
620                                               BasicBlock *Pred,
621                                               IRBuilder<> &Builder) {
622   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
623   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
624
625   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
626   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
627   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
628
629   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
630   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
631
632   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
633   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
634   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
635                                                         PredCases);
636   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
637
638   // Find information about how control leaves this block.
639   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
640   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
641   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
642
643   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
644   // simplify TI based on this knowledge.
645   if (PredDef == TI->getParent()) {
646     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
647     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
648     // can simplify TI.
649     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
650       return false;
651
652     if (isa<BranchInst>(TI)) {
653       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
654       // uncond br.
655       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
656       // Insert the new branch.
657       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
658       (void) NI;
659
660       // Remove PHI node entries for the dead edge.
661       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
662
663       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
664            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
665
666       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
667       return true;
668     }
669
670     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
671     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
672     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
673     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
674       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
675
676     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
677                  << "Through successor TI: " << *TI);
678
679     // Collect branch weights into a vector.
680     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
681     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
682     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
683     if (HasWeight)
684       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
685            ++MD_i) {
686         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
687         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
688       }
689     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
690       --i;
691       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
692         if (HasWeight) {
693           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
694           Weights.pop_back();
695         }
696         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
697         SI->removeCase(i);
698       }
699     }
700     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
701       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
702                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
703                       createBranchWeights(Weights));
704
705     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
706     return true;
707   }
708
709   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
710   // which value (or set of values) this is.
711   ConstantInt *TIV = nullptr;
712   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
713   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
714     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
715       if (TIV)
716         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
717       TIV = PredCases[i].Value;
718     }
719   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
720
721   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
722   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
723   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
724   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
725     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
726       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
727       break;
728     }
729
730   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
731   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
732
733   // Remove PHI node entries for dead edges.
734   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
735   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
736     if (*SI != CheckEdge)
737       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
738     else
739       CheckEdge = nullptr;
740
741   // Insert the new branch.
742   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
743   (void) NI;
744
745   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
746             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
747
748   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
749   return true;
750 }
751
752 namespace {
753   /// This class implements a stable ordering of constant
754   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
755   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
756   struct ConstantIntOrdering {
757     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
758       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
759     }
760   };
761 }
762
763 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
764                                     ConstantInt *const *P2) {
765   const ConstantInt *LHS = *P1;
766   const ConstantInt *RHS = *P2;
767   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
768     return 1;
769   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
770     return 0;
771   return -1;
772 }
773
774 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
775   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
776   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
777     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
778       return MDS->getString().equals("branch_weights");
779
780   return false;
781 }
782
783 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
784 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
785 /// metadata.
786 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
787                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
788   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
789   assert(MD);
790   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
791     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
792     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
793   }
794
795   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
796   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
797   // default weight to be the first entry.
798   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
799     assert(Weights.size() == 2);
800     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
801     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
802       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
803   }
804 }
805
806 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
807 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
808   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
809   if (Max > UINT_MAX) {
810     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
811     for (uint64_t &I : Weights)
812       I >>= Offset;
813   }
814 }
815
816 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
817 /// (either a switch or a branch on "X == c").
818 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
819 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
820 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
821                                                          IRBuilder<> &Builder) {
822   BasicBlock *BB = TI->getParent();
823   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
824   assert(CV && "Not a comparison?");
825   bool Changed = false;
826
827   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
828   while (!Preds.empty()) {
829     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
830
831     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
832     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
833     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
834
835     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
836       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
837       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
838       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
839
840       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
841       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
842
843       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
844       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
845       // build.
846       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
847
848       // Update the branch weight metadata along the way
849       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
850       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
851       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
852
853       if (PredHasWeights) {
854         GetBranchWeights(PTI, Weights);
855         // branch-weight metadata is inconsistent here.
856         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
857           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
858       } else if (SuccHasWeights)
859         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
860         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
861         // successor's weights
862         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
863
864       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
865       if (SuccHasWeights) {
866         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
867         // branch-weight metadata is inconsistent here.
868         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
869           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
870       } else if (PredHasWeights)
871         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
872
873       if (PredDefault == BB) {
874         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
875         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
876         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
877         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
878           if (PredCases[i].Dest != BB)
879             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
880           else {
881             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
882             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
883
884             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
885               // Increase weight for the default case.
886               Weights[0] += Weights[i+1];
887               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
888               Weights.pop_back();
889             }
890
891             PredCases.pop_back();
892             --i; --e;
893           }
894
895         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
896         if (PredDefault != BBDefault) {
897           PredDefault->removePredecessor(Pred);
898           PredDefault = BBDefault;
899           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
900         }
901
902         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
903         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
904         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
905           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
906               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
907             PredCases.push_back(BBCases[i]);
908             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
909             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
910               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
911               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
912               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
913               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
914               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
915             }
916           }
917
918         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
919           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
920           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
921           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
922             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
923           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
924           Weights[0] *= SuccWeights[0];
925         }
926       } else {
927         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
928         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
929         // activated.
930         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
931         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
932         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
933           if (PredCases[i].Dest == BB) {
934             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
935
936             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
937               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
938               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
939               Weights.pop_back();
940             }
941
942             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
943             PredCases.pop_back();
944             --i; --e;
945           }
946
947         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
948         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
949         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
950           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
951             // If this is one we are capable of getting...
952             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
953               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
954             PredCases.push_back(BBCases[i]);
955             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
956             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
957           }
958
959         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
960         // they must go to the default destination of TI.
961         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
962                                     PTIHandled.begin(),
963                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
964           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
965             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
966           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
967           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
968         }
969       }
970
971       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
972       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
973       // successors.
974       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
975         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
976
977       Builder.SetInsertPoint(PTI);
978       // Convert pointer to int before we switch.
979       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
980         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
981                                     "magicptr");
982       }
983
984       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
985       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
986                                                PredCases.size());
987       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
988       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
989         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
990
991       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
992         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
993         FitWeights(Weights);
994
995         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
996
997         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
998                            MDBuilder(BB->getContext()).
999                            createBranchWeights(MDWeights));
1000       }
1001
1002       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1003
1004       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1005       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1006       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1007       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1008       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1009         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1010           if (!InfLoopBlock) {
1011             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1012             // or it won't matter if it's hot. :)
1013             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1014                                               "infloop", BB->getParent());
1015             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1016           }
1017           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1018         }
1019
1020       Changed = true;
1021     }
1022   }
1023   return Changed;
1024 }
1025
1026 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1027 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1028 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1029 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1030                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1031   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1032     PHINode *PN;
1033     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1034          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1035       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1036       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1037       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1038         return false;
1039       }
1040     }
1041   }
1042   return true;
1043 }
1044
1045 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1046
1047 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1048 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1049 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1050 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1051                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1052   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1053   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1054   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1055   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1056   // identical order.
1057   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1058   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1059
1060   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1061   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1062
1063   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1064   // Skip debug info if it is not identical.
1065   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1066   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1067   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1068     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1069       I1 = BB1_Itr++;
1070     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1071       I2 = BB2_Itr++;
1072   }
1073   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1074       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1075     return false;
1076
1077   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1078
1079   bool Changed = false;
1080   do {
1081     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1082     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1083     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1084       goto HoistTerminator;
1085
1086     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1087       return Changed;
1088
1089     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1090     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1091     // the now redundant second instruction.
1092     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1093     if (!I2->use_empty())
1094       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1095     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1096     unsigned KnownIDs[] = {
1097       LLVMContext::MD_tbaa,
1098       LLVMContext::MD_range,
1099       LLVMContext::MD_fpmath,
1100       LLVMContext::MD_invariant_load,
1101       LLVMContext::MD_nonnull
1102     };
1103     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1104     I2->eraseFromParent();
1105     Changed = true;
1106
1107     I1 = BB1_Itr++;
1108     I2 = BB2_Itr++;
1109     // Skip debug info if it is not identical.
1110     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1111     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1112     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1113       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1114         I1 = BB1_Itr++;
1115       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1116         I2 = BB2_Itr++;
1117     }
1118   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1119
1120   return true;
1121
1122 HoistTerminator:
1123   // It may not be possible to hoist an invoke.
1124   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1125     return Changed;
1126
1127   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1128     PHINode *PN;
1129     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1130          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1131       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1132       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1133       if (BB1V == BB2V)
1134         continue;
1135
1136       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1137       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1138       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1139           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1140        return Changed;
1141
1142       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1143         return Changed;
1144       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1145         return Changed;
1146     }
1147   }
1148
1149   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1150   Instruction *NT = I1->clone();
1151   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1152   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1153     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1154     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1155     NT->takeName(I1);
1156   }
1157
1158   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1159   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1160   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1161   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1162   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1163   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1164   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1165     PHINode *PN;
1166     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1167          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1168       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1169       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1170       if (BB1V == BB2V) continue;
1171
1172       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1173       // that determines the right value.
1174       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1175       if (!SI)
1176         SI = cast<SelectInst>
1177           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1178                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1179
1180       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1181       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1182         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1183           PN->setIncomingValue(i, SI);
1184     }
1185   }
1186
1187   // Update any PHI nodes in our new successors.
1188   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1189     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1190
1191   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1192   return true;
1193 }
1194
1195 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1196 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1197 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1198 /// in the two predecessors to BBEnd.
1199 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1200   assert(BI1->isUnconditional());
1201   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1202   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1203
1204   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1205   // an unconditional branch.
1206   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1207   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1208   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1209     return false;
1210   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1211   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1212     return false;
1213   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1214   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1215   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1216     return false;
1217
1218   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1219   SmallDenseMap<std::pair<Value *, Value *>, PHINode *> JointValueMap;
1220   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1221   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end(); I != E; ++I) {
1222     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1223       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1224       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1225       JointValueMap[std::make_pair(BB1V, BB2V)] = PN;
1226     } else {
1227       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1228       break;
1229     }
1230   }
1231   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1232     return false;
1233
1234   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1235   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1236   // instructions in an identical order.
1237   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1238                                              RE1 = BB1->getInstList().rend(),
1239                                              RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1240                                              RE2 = BB2->getInstList().rend();
1241   // Skip debug info.
1242   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1243   if (RI1 == RE1)
1244     return false;
1245   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1246   if (RI2 == RE2)
1247     return false;
1248   // Skip the unconditional branches.
1249   ++RI1;
1250   ++RI2;
1251
1252   bool Changed = false;
1253   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1254     // Skip debug info.
1255     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1256     if (RI1 == RE1)
1257       return Changed;
1258     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1259     if (RI2 == RE2)
1260       return Changed;
1261
1262     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1263     auto InstPair = std::make_pair(I1, I2);
1264     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1265     // perform the same operation.
1266     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1267     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1268         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1269         I1->isEHPad() || I2->isEHPad() ||
1270         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1271         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1272         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1273         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1274         !JointValueMap.count(InstPair))
1275       return Changed;
1276
1277     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1278     // TODO: Add support of communativity.
1279     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1280     bool SwapOpnds = false;
1281     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1282         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1283         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1284         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1285          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1286       ICmp2->swapOperands();
1287       SwapOpnds = true;
1288     }
1289     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1290       if (SwapOpnds)
1291         ICmp2->swapOperands();
1292       return Changed;
1293     }
1294
1295     // The operands should be either the same or they need to be generated
1296     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1297     // a single pair of different operands.
1298     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1299     unsigned Op1Idx = ~0U;
1300     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1301       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1302         continue;
1303       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or if
1304       // we need a PHI node to replace a constant.
1305       if (Op1Idx != ~0U ||
1306           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1307           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1308         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1309         if (SwapOpnds)
1310           ICmp2->swapOperands();
1311         return Changed;
1312       }
1313       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1314       Op1Idx = I;
1315       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1316     }
1317
1318     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n");
1319     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n");
1320
1321     // We insert the pair of different operands to JointValueMap and
1322     // remove (I1, I2) from JointValueMap.
1323     if (Op1Idx != ~0U) {
1324       auto &NewPN = JointValueMap[std::make_pair(DifferentOp1, DifferentOp2)];
1325       if (!NewPN) {
1326         NewPN =
1327             PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1328                             DifferentOp1->getName() + ".sink", BBEnd->begin());
1329         NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1330         NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1331         DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1332       }
1333       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1334       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1335     }
1336     PHINode *OldPN = JointValueMap[InstPair];
1337     JointValueMap.erase(InstPair);
1338
1339     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1340     // instruction in the basic block down.
1341     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1342     // Sink the instruction.
1343     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1344     if (!OldPN->use_empty())
1345       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1346     OldPN->eraseFromParent();
1347
1348     if (!I2->use_empty())
1349       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1350     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1351     // TODO: Use combineMetadata here to preserve what metadata we can
1352     // (analogous to the hoisting case above).
1353     I2->eraseFromParent();
1354
1355     if (UpdateRE1)
1356       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1357     if (UpdateRE2)
1358       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1359     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1360     NumSinkCommons++;
1361     Changed = true;
1362   }
1363   return Changed;
1364 }
1365
1366 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1367 /// conditional block.
1368 ///
1369 /// We are looking for code like the following:
1370 ///   BrBB:
1371 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1372 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1373 ///     ... // function).
1374 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1375 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1376 ///   ThenBB:
1377 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1378 ///     br label EndBB
1379 ///   EndBB:
1380 ///     ...
1381 ///   We are going to transform this into:
1382 ///   BrBB:
1383 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1384 ///     ... //
1385 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1386 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1387 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1388 ///     ...
1389 ///
1390 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1391 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1392 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1393                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1394   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1395   if (!StoreToHoist)
1396     return nullptr;
1397
1398   // Volatile or atomic.
1399   if (!StoreToHoist->isSimple())
1400     return nullptr;
1401
1402   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1403
1404   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1405   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1406   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1407        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1408     Instruction *CurI = &*RI;
1409
1410     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1411     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1412       return nullptr;
1413
1414     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1415     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1416     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1417       // Found the previous store, return its value operand.
1418       return SI->getValueOperand();
1419     else if (SI)
1420       return nullptr; // Unknown store.
1421   }
1422
1423   return nullptr;
1424 }
1425
1426 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1427 ///
1428 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1429 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1430 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1431 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1432 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1433 ///
1434 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1435 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1436 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1437 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1438 ///
1439 ///
1440 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1441 /// \code
1442 ///   BB:
1443 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1444 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1445 ///   ThenBB:
1446 ///     %sub = sub %x, %y
1447 ///     br label BB2
1448 ///   EndBB:
1449 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1450 ///     ...
1451 /// \endcode
1452 ///
1453 /// Into this IR:
1454 /// \code
1455 ///   BB:
1456 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1457 ///     %sub = sub %x, %y
1458 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1459 ///     ...
1460 /// \endcode
1461 ///
1462 /// \returns true if the conditional block is removed.
1463 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1464                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1465   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1466   Value *BrCond = BI->getCondition();
1467   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1468     return false;
1469
1470   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1471   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1472
1473   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1474   // to swap the select operands later.
1475   bool Invert = false;
1476   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1477     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1478     Invert = true;
1479   }
1480   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1481
1482   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1483   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1484   // - They are defined in BB, and
1485   // - They have no side effects, and
1486   // - All of their uses are in CondBB.
1487   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1488
1489   unsigned SpeculationCost = 0;
1490   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1491   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1492   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1493                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1494        BBI != BBE; ++BBI) {
1495     Instruction *I = BBI;
1496     // Skip debug info.
1497     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1498       continue;
1499
1500     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1501     // terminator) for now.
1502     ++SpeculationCost;
1503     if (SpeculationCost > 1)
1504       return false;
1505
1506     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1507     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1508         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1509                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1510       return false;
1511     if (!SpeculatedStoreValue &&
1512         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1513             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1514       return false;
1515
1516     // Store the store speculation candidate.
1517     if (SpeculatedStoreValue)
1518       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1519
1520     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1521     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1522     // being sunk into the use block.
1523     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1524          i != e; ++i) {
1525       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1526       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1527           OpI->mayHaveSideEffects())
1528         continue; // Not a candidate for sinking.
1529
1530       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1531     }
1532   }
1533
1534   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1535   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1536   // and so iteration order isn't significant.
1537   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1538            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1539        I != E; ++I)
1540     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1541       ++SpeculationCost;
1542       if (SpeculationCost > 1)
1543         return false;
1544     }
1545
1546   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1547   bool HaveRewritablePHIs = false;
1548   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1549        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1550     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1551     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1552
1553     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1554     // Skip PHIs which are trivial.
1555     if (ThenV == OrigV)
1556       continue;
1557
1558     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1559     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1560         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1561       return false;
1562
1563     HaveRewritablePHIs = true;
1564     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1565     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1566     if (!OrigCE && !ThenCE)
1567       continue; // Known safe and cheap.
1568
1569     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
1570         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
1571       return false;
1572     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
1573     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
1574     unsigned MaxCost = 2 * PHINodeFoldingThreshold *
1575       TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1576     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
1577       return false;
1578
1579     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1580     // getting expanded into Instructions.
1581     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1582     // constant expression.
1583     ++SpeculationCost;
1584     if (SpeculationCost > 1)
1585       return false;
1586   }
1587
1588   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1589   // as well.
1590   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1591     return false;
1592
1593   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1594   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1595
1596   // Insert a select of the value of the speculated store.
1597   if (SpeculatedStoreValue) {
1598     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1599     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1600     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1601     if (Invert)
1602       std::swap(TrueV, FalseV);
1603     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1604                                     "." + FalseV->getName());
1605     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1606   }
1607
1608   // Hoist the instructions.
1609   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1610                            std::prev(ThenBB->end()));
1611
1612   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1613   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1614   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1615        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1616     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1617     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1618     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1619     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1620
1621     // Skip PHIs which are trivial.
1622     if (OrigV == ThenV)
1623       continue;
1624
1625     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1626     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1627     // destinations were inverted.
1628     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1629     if (Invert)
1630       std::swap(TrueV, FalseV);
1631     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1632                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1633     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1634     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1635   }
1636
1637   ++NumSpeculations;
1638   return true;
1639 }
1640
1641 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1642 /// attribute.
1643 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1644   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1645     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1646     if (!CI)
1647       continue;
1648     if (CI->cannotDuplicate())
1649       return true;
1650   }
1651   return false;
1652 }
1653
1654 /// Return true if we can thread a branch across this block.
1655 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1656   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1657   unsigned Size = 0;
1658
1659   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1660     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1661       continue;
1662     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1663     ++Size;
1664
1665     // We can only support instructions that do not define values that are
1666     // live outside of the current basic block.
1667     for (User *U : BBI->users()) {
1668       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1669       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1670     }
1671
1672     // Looks ok, continue checking.
1673   }
1674
1675   return true;
1676 }
1677
1678 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
1679 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
1680 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
1681 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
1682   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1683   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1684   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1685   // outside of the block.
1686   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1687     return false;
1688
1689   // Degenerate case of a single entry PHI.
1690   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1691     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1692     return true;
1693   }
1694
1695   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1696   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1697
1698   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1699
1700   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1701   // constants.
1702   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1703     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1704     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1705
1706     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1707     // branch to RealDest.
1708     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1709     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1710
1711     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1712     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1713     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1714
1715     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1716     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1717     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1718     // the edge we are about to create.
1719     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1720                                             RealDest->getName()+".critedge",
1721                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1722     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1723
1724     // Update PHI nodes.
1725     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1726
1727     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1728     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1729     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1730     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1731     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1732     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1733       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1734         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1735         continue;
1736       }
1737       // Clone the instruction.
1738       Instruction *N = BBI->clone();
1739       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1740
1741       // Update operands due to translation.
1742       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1743            i != e; ++i) {
1744         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1745         if (PI != TranslateMap.end())
1746           *i = PI->second;
1747       }
1748
1749       // Check for trivial simplification.
1750       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1751         TranslateMap[BBI] = V;
1752         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1753       } else {
1754         // Insert the new instruction into its new home.
1755         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1756         if (!BBI->use_empty())
1757           TranslateMap[BBI] = N;
1758       }
1759     }
1760
1761     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1762     // to EdgeBB instead.
1763     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1764     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1765       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1766         BB->removePredecessor(PredBB);
1767         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1768       }
1769
1770     // Recurse, simplifying any other constants.
1771     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1772   }
1773
1774   return false;
1775 }
1776
1777 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
1778 /// see if we can eliminate it.
1779 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
1780                                 const DataLayout &DL) {
1781   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1782   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1783   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1784   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1785   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1786   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1787   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1788   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1789   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1790   if (!IfCond ||
1791       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1792       isa<ConstantInt>(IfCond))
1793     return false;
1794
1795   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1796   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1797   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1798   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1799   // fewer PHI nodes in this block.
1800   unsigned NumPhis = 0;
1801   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1802     if (NumPhis > 2)
1803       return false;
1804
1805   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1806   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1807   // that need to be moved to the dominating block.
1808   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1809   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1810            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1811   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1812   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1813
1814   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1815     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1816     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1817       PN->replaceAllUsesWith(V);
1818       PN->eraseFromParent();
1819       continue;
1820     }
1821
1822     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1823                              MaxCostVal0, TTI) ||
1824         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1825                              MaxCostVal1, TTI))
1826       return false;
1827   }
1828
1829   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1830   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1831   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1832   if (!PN) return true;
1833
1834   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1835   // often be turned into switches and other things.
1836   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1837       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1838        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1839        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1840     return false;
1841
1842   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1843   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1844   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1845   // worth promoting to select instructions.
1846   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1847   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1848   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1849   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1850     IfBlock1 = nullptr;
1851   } else {
1852     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1853     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1854       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1855         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1856         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1857         // flow, so the xform is not worth it.
1858         return false;
1859       }
1860   }
1861
1862   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1863     IfBlock2 = nullptr;
1864   } else {
1865     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1866     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1867       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1868         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1869         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1870         // flow, so the xform is not worth it.
1871         return false;
1872       }
1873   }
1874
1875   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1876                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1877
1878   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1879   // do all of the PHI's now.
1880   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1881   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1882
1883   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1884   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1885   if (IfBlock1)
1886     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1887                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1888                                    IfBlock1->getTerminator());
1889   if (IfBlock2)
1890     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1891                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1892                                    IfBlock2->getTerminator());
1893
1894   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1895     // Change the PHI node into a select instruction.
1896     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1897     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1898
1899     SelectInst *NV =
1900       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1901     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1902     NV->takeName(PN);
1903     PN->eraseFromParent();
1904   }
1905
1906   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1907   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1908   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1909   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1910   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1911   Builder.CreateBr(BB);
1912   OldTI->eraseFromParent();
1913   return true;
1914 }
1915
1916 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
1917 /// try to merge them together into one return,
1918 /// introducing a select if the return values disagree.
1919 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1920                                            IRBuilder<> &Builder) {
1921   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1922   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1923   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1924   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1925   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1926
1927   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1928   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1929   // computation on one path or the other.
1930   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1931     return false;
1932   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1933     return false;
1934
1935   Builder.SetInsertPoint(BI);
1936   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1937   // there is no return value for this function, just change the
1938   // branch into a return.
1939   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1940     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1941     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1942     Builder.CreateRetVoid();
1943     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1944     return true;
1945   }
1946
1947   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1948   // so we can insert a new select instruction.
1949   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1950   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1951
1952   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1953   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1954     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1955       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1956   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1957     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1958       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1959
1960   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1961   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1962   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1963   // constant expression that prevents this transformation from being
1964   // safe.
1965   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1966     if (TCV->canTrap())
1967       return false;
1968   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1969     if (FCV->canTrap())
1970       return false;
1971
1972   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1973   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1974   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1975   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1976
1977   // Insert select instructions where needed.
1978   Value *BrCond = BI->getCondition();
1979   if (TrueValue) {
1980     // Insert a select if the results differ.
1981     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1982     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1983       TrueValue = FalseValue;
1984     } else {
1985       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1986                                        FalseValue, "retval");
1987     }
1988   }
1989
1990   Value *RI = !TrueValue ?
1991     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1992
1993   (void) RI;
1994
1995   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1996                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1997                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1998
1999   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2000
2001   return true;
2002 }
2003
2004 /// Given a conditional BranchInstruction, retrieve the probabilities of the
2005 /// branch taking each edge. Fills in the two APInt parameters and returns true,
2006 /// or returns false if no or invalid metadata was found.
2007 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
2008                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
2009   assert(BI->isConditional() &&
2010          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
2011   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
2012   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
2013   ConstantInt *CITrue =
2014       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
2015   ConstantInt *CIFalse =
2016       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
2017   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
2018   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
2019   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
2020   return true;
2021 }
2022
2023 /// Return true if the given instruction is available
2024 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2025 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2026   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2027     return false;
2028   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
2029     Instruction *PBI = &*I;
2030     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2031     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2032       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2033       Inst->eraseFromParent();
2034       return true;
2035     }
2036   }
2037   return false;
2038 }
2039
2040 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2041 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2042 /// logical operations to pick the right destination.
2043 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2044   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2045
2046   Instruction *Cond = nullptr;
2047   if (BI->isConditional())
2048     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2049   else {
2050     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2051     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2052     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2053     // predecessor.
2054     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2055       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2056         if (PBI->isConditional() &&
2057             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2058              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2059           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2060                I != E; ) {
2061             Instruction *Curr = I++;
2062             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2063               Cond = Curr;
2064               break;
2065             }
2066             // Quit if we can't remove this instruction.
2067             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2068               return false;
2069           }
2070         }
2071
2072     if (!Cond)
2073       return false;
2074   }
2075
2076   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2077       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2078   return false;
2079
2080   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2081   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2082
2083   // Ignore dbg intrinsics.
2084   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2085
2086   if (&*CondIt != BI)
2087     return false;
2088
2089   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2090   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2091   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2092   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2093   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2094   unsigned NumBonusInsts = 0;
2095   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2096     // Ignore dbg intrinsics.
2097     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2098       continue;
2099     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I))
2100       return false;
2101     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2102     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2103     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2104       return false;
2105     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2106     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2107     // and Cond.
2108     ++NumBonusInsts;
2109     // Early exits once we reach the limit.
2110     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2111       return false;
2112   }
2113
2114   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2115   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2116   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2117     if (CE->canTrap())
2118       return false;
2119   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2120     if (CE->canTrap())
2121       return false;
2122
2123   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2124   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2125   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2126   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2127     return false;
2128
2129   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2130     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2131     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2132
2133     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2134     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2135     // blocks.
2136     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2137     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2138         (BI->isConditional() &&
2139          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2140         (!BI->isConditional() &&
2141          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2142       continue;
2143
2144     // Determine if the two branches share a common destination.
2145     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2146     bool InvertPredCond = false;
2147
2148     if (BI->isConditional()) {
2149       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2150         Opc = Instruction::Or;
2151       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2152         Opc = Instruction::And;
2153       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2154         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2155       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2156         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2157       else
2158         continue;
2159     } else {
2160       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2161         continue;
2162     }
2163
2164     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2165     IRBuilder<> Builder(PBI);
2166
2167     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2168     if (InvertPredCond) {
2169       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2170
2171       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2172         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2173         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2174       } else {
2175         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2176                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2177       }
2178
2179       PBI->setCondition(NewCond);
2180       PBI->swapSuccessors();
2181     }
2182
2183     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2184     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2185     // bonus instructions to a predecessor block.
2186     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2187     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2188     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2189     // instructions.
2190     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2191       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2192         continue;
2193       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2194       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2195                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2196       VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
2197
2198       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2199       // its potential value. The previous information might have been valid
2200       // only given the branch precondition.
2201       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2202       // semantics we don't understand.
2203       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2204
2205       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
2206       NewBonusInst->takeName(BonusInst);
2207       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2208     }
2209
2210     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2211     // two conditions together.
2212     Instruction *New = Cond->clone();
2213     RemapInstruction(New, VMap,
2214                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2215     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2216     New->takeName(Cond);
2217     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2218
2219     if (BI->isConditional()) {
2220       Instruction *NewCond =
2221         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2222                                             New, "or.cond"));
2223       PBI->setCondition(NewCond);
2224
2225       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2226       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2227                                                   PredFalseWeight);
2228       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2229                                                   SuccFalseWeight);
2230       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2231
2232       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2233         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2234           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2235           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2236           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2237           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2238           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2239           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2240           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2241           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2242           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2243                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2244         }
2245         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2246         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2247       }
2248       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2249         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2250           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2251           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2252           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2253           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2254           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2255               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2256           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2257           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2258         }
2259         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2260         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2261       }
2262       if (NewWeights.size() == 2) {
2263         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2264         FitWeights(NewWeights);
2265
2266         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2267         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2268                          MDBuilder(BI->getContext()).
2269                          createBranchWeights(MDWeights));
2270       } else
2271         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2272     } else {
2273       // Update PHI nodes in the common successors.
2274       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2275         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2276           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2277         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2278         Instruction *MergedCond = nullptr;
2279         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2280           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2281           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2282           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2283           Instruction *NotCond =
2284             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2285                                 "not.cond"));
2286           MergedCond =
2287             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2288                                 NotCond, New,
2289                                 "and.cond"));
2290           if (PBI_C->isOne())
2291             MergedCond =
2292               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2293                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2294                                   "or.cond"));
2295         } else {
2296           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2297           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2298           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2299           MergedCond =
2300             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2301                                 PBI->getCondition(), New,
2302                                 "and.cond"));
2303           if (PBI_C->isOne()) {
2304             Instruction *NotCond =
2305               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2306                                   "not.cond"));
2307             MergedCond =
2308               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2309                                   NotCond, MergedCond,
2310                                   "or.cond"));
2311           }
2312         }
2313         // Update PHI Node.
2314         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2315                                   MergedCond);
2316       }
2317       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2318       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2319       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2320       PBI = New_PBI;
2321     }
2322
2323     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2324     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2325
2326     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2327     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2328       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2329         I->clone()->insertBefore(PBI);
2330
2331     return true;
2332   }
2333   return false;
2334 }
2335
2336 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
2337 /// this function tries to simplify it.  We know
2338 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2339 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2340 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2341   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2342   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2343
2344   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2345   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2346   // this conditional branch redundant.
2347   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2348       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2349     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2350     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2351     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2352       // Turn this into a branch on constant.
2353       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2354       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2355                                         CondIsTrue));
2356       return true;  // Nuke the branch on constant.
2357     }
2358
2359     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2360     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2361     // simplifycfg will thread the block.
2362     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2363       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2364       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2365                                        std::distance(PB, PE),
2366                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2367                                        BB->begin());
2368       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2369       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2370       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2371       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2372         BasicBlock *P = *PI;
2373         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2374             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2375             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2376             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2377           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2378           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2379                                               CondIsTrue), P);
2380         } else {
2381           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2382         }
2383       }
2384
2385       BI->setCondition(NewPN);
2386       return true;
2387     }
2388   }
2389
2390   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2391   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2392   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2393   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2394   // Ignore dbg intrinsics.
2395   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2396     ++BBI;
2397   if (&*BBI != BI)
2398     return false;
2399
2400
2401   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2402     if (CE->canTrap())
2403       return false;
2404
2405   int PBIOp, BIOp;
2406   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2407     PBIOp = BIOp = 0;
2408   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2409     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2410   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2411     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2412   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2413     PBIOp = BIOp = 1;
2414   else
2415     return false;
2416
2417   // Check to make sure that the other destination of this branch
2418   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2419   // keep getting unwound.
2420   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2421     return false;
2422
2423   // Do not perform this transformation if it would require
2424   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2425   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2426
2427   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2428   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2429   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2430
2431   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2432   unsigned NumPhis = 0;
2433   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2434        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2435     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2436       return false;
2437
2438     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2439     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2440     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2441       if (CE->canTrap())
2442         return false;
2443
2444     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2445     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2446     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2447       if (CE->canTrap())
2448         return false;
2449   }
2450
2451   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2452   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2453
2454   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2455                << "AND: " << *BI->getParent());
2456
2457
2458   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2459   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2460   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2461   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2462   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2463   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2464   // infinite loop with no cond branch.
2465   if (OtherDest == BB) {
2466     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2467     // or it won't matter if it's hot. :)
2468     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2469                                                   "infloop", BB->getParent());
2470     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2471     OtherDest = InfLoopBlock;
2472   }
2473
2474   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2475
2476   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2477   // it alone, but modify PBI.
2478
2479   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2480   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2481   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2482   if (PBIOp)
2483     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2484
2485   Value *BICond = BI->getCondition();
2486   if (BIOp)
2487     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2488
2489   // Merge the conditions.
2490   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2491
2492   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2493   PBI->setCondition(Cond);
2494   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2495   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2496
2497   // Update branch weight for PBI.
2498   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2499   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2500                                               PredFalseWeight);
2501   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2502                                               SuccFalseWeight);
2503   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2504     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2505     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2506     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2507     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2508     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2509     //                                    PredOther * SuccCommon.
2510     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2511     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2512                                   PredOther * SuccCommon,
2513                               PredOther * SuccOther};
2514     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2515     FitWeights(NewWeights);
2516
2517     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2518                      MDBuilder(BI->getContext())
2519                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
2520   }
2521
2522   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2523   // block that are identical to the entries for BI's block.
2524   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2525
2526   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2527   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2528   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2529   // them agree.
2530   PHINode *PN;
2531   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2532        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2533     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2534     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2535     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2536     if (BIV != PBIV) {
2537       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2538       Value *NV = cast<SelectInst>
2539         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2540       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2541     }
2542   }
2543
2544   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2545   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2546
2547   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2548   // one fewer predecessor.
2549   return true;
2550 }
2551
2552 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
2553 // true or to FalseBB if Cond is false.
2554 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2555 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2556 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2557 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2558                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2559                                        uint32_t TrueWeight,
2560                                        uint32_t FalseWeight){
2561   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2562   // First, figure out which successors to preserve.
2563   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2564   // successor.
2565   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2566   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2567
2568   // Then remove the rest.
2569   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
2570     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2571     if (Succ == KeepEdge1)
2572       KeepEdge1 = nullptr;
2573     else if (Succ == KeepEdge2)
2574       KeepEdge2 = nullptr;
2575     else
2576       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2577   }
2578
2579   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2580   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2581
2582   // Insert an appropriate new terminator.
2583   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2584     if (TrueBB == FalseBB)
2585       // We were only looking for one successor, and it was present.
2586       // Create an unconditional branch to it.
2587       Builder.CreateBr(TrueBB);
2588     else {
2589       // We found both of the successors we were looking for.
2590       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2591       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2592       if (TrueWeight != FalseWeight)
2593         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2594                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2595                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2596     }
2597   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2598     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2599     // terminator must be unreachable.
2600     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2601   } else {
2602     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2603     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2604     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2605     if (!KeepEdge1)
2606       // Only TrueBB was found.
2607       Builder.CreateBr(TrueBB);
2608     else
2609       // Only FalseBB was found.
2610       Builder.CreateBr(FalseBB);
2611   }
2612
2613   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2614   return true;
2615 }
2616
2617 // Replaces
2618 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2619 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2620 // unconditional otherwise.
2621 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2622   // Check for constant integer values in the select.
2623   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2624   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2625   if (!TrueVal || !FalseVal)
2626     return false;
2627
2628   // Find the relevant condition and destinations.
2629   Value *Condition = Select->getCondition();
2630   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2631   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2632
2633   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2634   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2635   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2636   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2637   if (HasWeights) {
2638     GetBranchWeights(SI, Weights);
2639     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2640       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2641                                      getSuccessorIndex()];
2642       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2643                                       getSuccessorIndex()];
2644     }
2645   }
2646
2647   // Perform the actual simplification.
2648   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2649                                     TrueWeight, FalseWeight);
2650 }
2651
2652 // Replaces
2653 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2654 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2655 // with
2656 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2657 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2658   // Check that both operands of the select are block addresses.
2659   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2660   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2661   if (!TBA || !FBA)
2662     return false;
2663
2664   // Extract the actual blocks.
2665   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2666   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2667
2668   // Perform the actual simplification.
2669   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2670                                     0, 0);
2671 }
2672
2673 /// This is called when we find an icmp instruction
2674 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2675 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2676 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2677 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2678 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2679 /// like:
2680 ///
2681 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2682 /// DEFAULT:
2683 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2684 ///   br label %end
2685 /// end:
2686 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2687 ///
2688 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2689 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2690 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2691     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
2692     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
2693     AssumptionCache *AC) {
2694   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2695
2696   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2697   // complex.
2698   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2699
2700   Value *V = ICI->getOperand(0);
2701   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2702
2703   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2704   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2705   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2706   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2707   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2708
2709   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2710   if (SI->getCondition() != V)
2711     return false;
2712
2713   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2714   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2715   // away.
2716   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2717     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2718     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2719     ICI->setOperand(0, VVal);
2720
2721     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2722       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2723       ICI->eraseFromParent();
2724     }
2725     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2726     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2727   }
2728
2729   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2730   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2731   // and zap it.
2732   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2733     Value *V;
2734     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2735       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2736     else
2737       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2738
2739     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2740     ICI->eraseFromParent();
2741     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2742     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2743   }
2744
2745   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2746   // the block.
2747   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2748   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2749   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2750       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2751     return false;
2752
2753   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2754   // true in the PHI.
2755   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2756   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2757
2758   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2759     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2760
2761   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2762   // false depending on if it is EQ or NE.
2763   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2764   ICI->eraseFromParent();
2765
2766   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2767   // the switch to the merge point on the compared value.
2768   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2769                                          BB->getParent(), BB);
2770   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2771   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2772   if (HasWeights) {
2773     GetBranchWeights(SI, Weights);
2774     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2775       // Split weight for default case to case for "Cst".
2776       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2777       Weights.push_back(Weights[0]);
2778
2779       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2780       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2781                       MDBuilder(SI->getContext()).
2782                       createBranchWeights(MDWeights));
2783     }
2784   }
2785   SI->addCase(Cst, NewBB);
2786
2787   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2788   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2789   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2790   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2791   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2792   return true;
2793 }
2794
2795 /// The specified branch is a conditional branch.
2796 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2797 /// fold it into a switch instruction if so.
2798 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
2799                                       const DataLayout &DL) {
2800   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2801   if (!Cond) return false;
2802
2803   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2804   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2805   // 'setne's and'ed together, collect them.
2806
2807   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
2808   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
2809   // Unpack the result
2810   SmallVectorImpl<ConstantInt*> &Values = ConstantCompare.Vals;
2811   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
2812   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
2813   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
2814
2815   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2816   if (!CompVal) return false;
2817
2818   // Avoid turning single icmps into a switch.
2819   if (UsedICmps <= 1)
2820     return false;
2821
2822   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
2823
2824   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2825   // instruction can't handle, remove them now.
2826   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2827   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2828
2829   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2830   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
2831   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2832
2833   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2834   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2835
2836   // Figure out which block is which destination.
2837   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2838   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2839   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2840
2841   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2842
2843   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2844                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2845
2846   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2847   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2848   // right before the condbr to handle it.
2849   if (ExtraCase) {
2850     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2851     // Remove the uncond branch added to the old block.
2852     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2853     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2854
2855     if (TrueWhenEqual)
2856       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2857     else
2858       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2859
2860     OldTI->eraseFromParent();
2861
2862     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2863     // for the edge we just added.
2864     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2865
2866     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2867           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2868     BB = NewBB;
2869   }
2870
2871   Builder.SetInsertPoint(BI);
2872   // Convert pointer to int before we switch.
2873   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2874     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
2875         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
2876   }
2877
2878   // Create the new switch instruction now.
2879   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2880
2881   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2882   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2883     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2884
2885   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2886   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2887   // the number of edges added.
2888   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2889        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2890     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2891     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2892     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2893       PN->addIncoming(InVal, BB);
2894   }
2895
2896   // Erase the old branch instruction.
2897   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2898
2899   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2900   return true;
2901 }
2902
2903 // FIXME: This seems like a pretty common thing to want to do.  Consider
2904 // whether there is a more accessible place to put this.
2905 static void convertInvokeToCall(InvokeInst *II) {
2906   SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2907   // Insert a call instruction before the invoke.
2908   CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2909   Call->takeName(II);
2910   Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2911   Call->setAttributes(II->getAttributes());
2912   Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2913
2914   // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2915   // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2916   // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2917   // updated.
2918   II->replaceAllUsesWith(Call);
2919   II->getUnwindDest()->removePredecessor(II->getParent());
2920
2921   // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2922   BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2923
2924   // Finally, delete the invoke instruction!
2925   II->eraseFromParent();
2926 }
2927
2928 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2929   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2930   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2931   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2932   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2933   if (RI->getValue() != LPInst)
2934     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2935     // caused control to branch here.
2936     return false;
2937
2938   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2939   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2940   while (++I != E)
2941     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2942       return false;
2943
2944   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2945   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2946     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2947     convertInvokeToCall(II);
2948   }
2949
2950   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2951   BB->eraseFromParent();
2952   return true;
2953 }
2954
2955 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
2956   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
2957   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
2958   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
2959   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
2960   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
2961   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
2962   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
2963   // simplified.
2964   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2965   Instruction *CPInst = dyn_cast<CleanupPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2966   if (!CPInst)
2967     // This isn't an empty cleanup.
2968     return false;
2969
2970   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2971   BasicBlock::iterator I = CPInst, E = RI;
2972   while (++I != E)
2973     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2974       return false;
2975
2976   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this
2977   // will set UnwindDest to nullptr.
2978   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
2979
2980   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
2981   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
2982   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
2983   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
2984   // are both EH pads).
2985   if (UnwindDest) {
2986     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
2987     // reference the block we are removing
2988     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(), 
2989            IE = UnwindDest->getFirstNonPHI();
2990          I != IE; ++I) {
2991       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
2992  
2993       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
2994       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
2995       assert(Idx != -1);
2996       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
2997       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
2998       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
2999       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3000       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3001       // pad being removed.
3002       //
3003       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3004       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3005       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3006       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3007       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3008       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3009
3010       // Remove the entry for the block we are deleting.
3011       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3012
3013       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3014         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3015         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3016         // DestPN.
3017         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues(); 
3018               SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3019           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3020                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3021         }
3022       } else {
3023         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3024         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3025         // predecessors with this value.
3026         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3027           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3028         }
3029       }
3030     }
3031
3032     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3033     Instruction *InsertPt = UnwindDest->getFirstNonPHI();
3034     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), IE = BB->getFirstNonPHI();
3035          I != IE;) {
3036       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3037       // being moved to another block.
3038       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3039       if (PN->use_empty())
3040         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3041         // when we erase BB below.
3042         continue;
3043
3044       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3045       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3046       // must be back edges which inherit the value from the path through
3047       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3048       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3049         if (pred != BB)
3050           PN->addIncoming(PN, pred);
3051       PN->moveBefore(InsertPt);
3052     }
3053   }
3054
3055   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3056     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3057     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3058     TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3059     if (UnwindDest == nullptr) {
3060       if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3061         // The cleanup return being simplified continues to the caller and this
3062         // predecessor terminated with an invoke instruction.  Convert the
3063         // invoke to a call.
3064         // This call updates the predecessor/successor chain.
3065         convertInvokeToCall(II);
3066       } else {
3067         // In the remaining cases the predecessor's terminator unwinds to the
3068         // block we are removing.  We need to create a new instruction that
3069         // unwinds to the caller.  Simply setting the unwind destination to
3070         // nullptr would leave the objects internal data in an inconsistent
3071         // state.
3072         // FIXME: Consider whether it is better to update setUnwindDest to
3073         //        keep things consistent.
3074         if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI)) {
3075           auto *NewCRI = CleanupReturnInst::Create(CRI->getCleanupPad(),
3076                                                    nullptr, CRI);
3077           NewCRI->takeName(CRI);
3078           NewCRI->setDebugLoc(CRI->getDebugLoc());
3079           CRI->eraseFromParent();
3080         } else if (auto *CEP = dyn_cast<CatchEndPadInst>(TI)) {
3081           auto *NewCEP = CatchEndPadInst::Create(CEP->getContext(), nullptr,
3082                                                  CEP);
3083           NewCEP->takeName(CEP);
3084           NewCEP->setDebugLoc(CEP->getDebugLoc());
3085           CEP->eraseFromParent();
3086         } else if (auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(TI)) {
3087           SmallVector<Value *, 3> TerminatePadArgs;
3088           for (Value *Operand : TPI->arg_operands())
3089             TerminatePadArgs.push_back(Operand);
3090           auto *NewTPI = TerminatePadInst::Create(TPI->getContext(), nullptr,
3091                                                   TerminatePadArgs, TPI);
3092           NewTPI->takeName(TPI);
3093           NewTPI->setDebugLoc(TPI->getDebugLoc());
3094           TPI->eraseFromParent();
3095         } else {
3096           llvm_unreachable("Unexpected predecessor to cleanup pad.");
3097         }
3098       }
3099     } else {
3100       // If the predecessor did not terminate with an invoke instruction, it
3101       // must be some variety of EH pad.
3102       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3103       // FIXME: Introducing an EH terminator base class would simplify this.
3104       if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI))
3105         II->setUnwindDest(UnwindDest);
3106       else if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI))
3107         CRI->setUnwindDest(UnwindDest);
3108       else if (auto *CEP = dyn_cast<CatchEndPadInst>(TI))
3109         CEP->setUnwindDest(UnwindDest);
3110       else if (auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(TI))
3111         TPI->setUnwindDest(UnwindDest);
3112       else
3113         llvm_unreachable("Unexpected predecessor to cleanup pad.");
3114     }
3115   }
3116
3117   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3118   BB->eraseFromParent();
3119   return true;
3120 }
3121
3122 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3123   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3124   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
3125
3126   // Find predecessors that end with branches.
3127   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
3128   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
3129   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
3130     BasicBlock *P = *PI;
3131     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
3132     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
3133       if (BI->isUnconditional())
3134         UncondBranchPreds.push_back(P);
3135       else
3136         CondBranchPreds.push_back(BI);
3137     }
3138   }
3139
3140   // If we found some, do the transformation!
3141   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
3142     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
3143       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
3144       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
3145             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
3146       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
3147     }
3148
3149     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
3150     if (pred_empty(BB))
3151       // We know there are no successors, so just nuke the block.
3152       BB->eraseFromParent();
3153
3154     return true;
3155   }
3156
3157   // Check out all of the conditional branches going to this return
3158   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
3159   // branch itself into a select/return pair.
3160   while (!CondBranchPreds.empty()) {
3161     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
3162
3163     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
3164     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
3165         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
3166         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
3167       return true;
3168   }
3169   return false;
3170 }
3171
3172 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
3173   BasicBlock *BB = UI->getParent();
3174
3175   bool Changed = false;
3176
3177   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
3178   // be removed, do so.
3179   while (UI != BB->begin()) {
3180     BasicBlock::iterator BBI = UI;
3181     --BBI;
3182     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
3183     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
3184     // operations may have this effect.
3185     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
3186
3187     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
3188       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
3189         if (SI->isVolatile())
3190           break;
3191       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3192         if (LI->isVolatile())
3193           break;
3194       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3195         if (RMWI->isVolatile())
3196           break;
3197       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3198         if (CXI->isVolatile())
3199           break;
3200       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3201                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3202         break;
3203       }
3204       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3205       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3206       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3207       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3208     }
3209
3210     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3211     if (!BBI->use_empty())
3212       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3213     BBI->eraseFromParent();
3214     Changed = true;
3215   }
3216
3217   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3218   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3219   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3220
3221   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3222   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3223     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3224     IRBuilder<> Builder(TI);
3225     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3226       if (BI->isUnconditional()) {
3227         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3228           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3229           TI->eraseFromParent();
3230           Changed = true;
3231         }
3232       } else {
3233         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3234           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3235           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3236         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3237           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3238           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3239           Changed = true;
3240         }
3241       }
3242     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3243       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3244            i != e; ++i)
3245         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3246           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3247           SI->removeCase(i);
3248           --i; --e;
3249           Changed = true;
3250         }
3251     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3252       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3253         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3254         // place to note that the call does not throw though.
3255         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3256         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3257
3258         // Insert the call now...
3259         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3260         Builder.SetInsertPoint(BI);
3261         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3262                                           Args, II->getName());
3263         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3264         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3265         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3266         II->replaceAllUsesWith(CI);
3267         delete II;
3268         Changed = true;
3269       }
3270     }
3271   }
3272
3273   // If this block is now dead, remove it.
3274   if (pred_empty(BB) &&
3275       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3276     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3277     BB->eraseFromParent();
3278     return true;
3279   }
3280
3281   return Changed;
3282 }
3283
3284 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
3285   assert(Cases.size() >= 1);
3286
3287   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3288   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3289     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
3290       return false;
3291   }
3292   return true;
3293 }
3294
3295 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
3296 /// comparison and branch.
3297 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3298   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3299
3300   bool HasDefault =
3301       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3302
3303   // Partition the cases into two sets with different destinations.
3304   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
3305   BasicBlock *DestB = nullptr;
3306   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesA;
3307   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesB;
3308
3309   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
3310     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
3311     if (!DestA) DestA = Dest;
3312     if (Dest == DestA) {
3313       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
3314       continue;
3315     }
3316     if (!DestB) DestB = Dest;
3317     if (Dest == DestB) {
3318       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
3319       continue;
3320     }
3321     return false;  // More than two destinations.
3322   }
3323
3324   assert(DestA && DestB && "Single-destination switch should have been folded.");
3325   assert(DestA != DestB);
3326   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
3327   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
3328   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
3329
3330   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
3331   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
3332   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
3333   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
3334   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
3335     ContiguousCases = &CasesA;
3336     ContiguousDest = DestA;
3337     OtherDest = DestB;
3338   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
3339     ContiguousCases = &CasesB;
3340     ContiguousDest = DestB;
3341     OtherDest = DestA;
3342   } else
3343     return false;
3344
3345   // Start building the compare and branch.
3346
3347   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
3348   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
3349
3350   Value *Sub = SI->getCondition();
3351   if (!Offset->isNullValue())
3352     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
3353
3354   Value *Cmp;
3355   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3356   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
3357     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3358   else
3359     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3360   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
3361
3362   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3363   if (HasBranchWeights(SI)) {
3364     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3365     GetBranchWeights(SI, Weights);
3366     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3367       uint64_t TrueWeight = 0;
3368       uint64_t FalseWeight = 0;
3369       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
3370         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
3371           TrueWeight += Weights[I];
3372         else
3373           FalseWeight += Weights[I];
3374       }
3375       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
3376         TrueWeight /= 2;
3377         FalseWeight /= 2;
3378       }
3379       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3380                          MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(
3381                              (uint32_t)TrueWeight, (uint32_t)FalseWeight));
3382     }
3383   }
3384
3385   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
3386   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3387     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
3388     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3389     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3390       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3391   }
3392   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3393     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
3394     if (OtherDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3395     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3396       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3397   }
3398
3399   // Drop the switch.
3400   SI->eraseFromParent();
3401
3402   return true;
3403 }
3404
3405 /// Compute masked bits for the condition of a switch
3406 /// and use it to remove dead cases.
3407 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
3408                                      const DataLayout &DL) {
3409   Value *Cond = SI->getCondition();
3410   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3411   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3412   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
3413
3414   // Gather dead cases.
3415   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3416   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3417     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3418         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3419       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3420       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3421                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3422     }
3423   }
3424
3425   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the 
3426   // default destination becomes dead and we can remove it.
3427   bool HasDefault =
3428     !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3429   if (HasDefault && Bits < 64 /* avoid overflow */ &&  
3430       SI->getNumCases() == (1ULL << Bits)) {
3431     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
3432     BasicBlock *NewDefault = SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(),
3433                                                     SI->getParent(), "");
3434     SI->setDefaultDest(NewDefault);
3435     SplitBlock(NewDefault, NewDefault->begin());
3436     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
3437     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
3438     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
3439     return true;
3440   }
3441
3442   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3443   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3444   if (HasWeight) {
3445     GetBranchWeights(SI, Weights);
3446     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3447   }
3448
3449   // Remove dead cases from the switch.
3450   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3451     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3452     assert(Case != SI->case_default() &&
3453            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3454     if (HasWeight) {
3455       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3456       Weights.pop_back();
3457     }
3458
3459     // Prune unused values from PHI nodes.
3460     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3461     SI->removeCase(Case);
3462   }
3463   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3464     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3465     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3466                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3467                     createBranchWeights(MDWeights));
3468   }
3469
3470   return !DeadCases.empty();
3471 }
3472
3473 /// If BB would be eligible for simplification by
3474 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3475 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3476 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3477 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3478 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3479                                               BasicBlock *BB,
3480                                               int *PhiIndex) {
3481   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3482     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3483   if (!BB->getSinglePredecessor())
3484     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3485
3486   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3487   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3488     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3489
3490   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3491
3492   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3493   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3494     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3495     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3496
3497     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3498     if (InValue != CaseValue) continue;
3499
3500     *PhiIndex = Idx;
3501     return PHI;
3502   }
3503
3504   return nullptr;
3505 }
3506
3507 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
3508 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
3509 /// blocks of the switch can be folded away.
3510 /// Returns true if a change is made.
3511 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3512   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3513   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3514
3515   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3516     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3517     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3518
3519     int PhiIndex;
3520     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3521                                                  &PhiIndex);
3522     if (!PHI) continue;
3523
3524     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3525   }
3526
3527   bool Changed = false;
3528
3529   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3530        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3531     PHINode *Phi = I->first;
3532     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3533
3534     if (Indexes.size() < 2) continue;
3535
3536     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3537       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3538     Changed = true;
3539   }
3540
3541   return Changed;
3542 }
3543
3544 /// Return true if the backend will be able to handle
3545 /// initializing an array of constants like C.
3546 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3547   if (C->isThreadDependent())
3548     return false;
3549   if (C->isDLLImportDependent())
3550     return false;
3551
3552   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3553     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3554
3555   return isa<ConstantFP>(C) ||
3556       isa<ConstantInt>(C) ||
3557       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3558       isa<GlobalValue>(C) ||
3559       isa<UndefValue>(C);
3560 }
3561
3562 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3563 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3564 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3565                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3566   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3567     return C;
3568   return ConstantPool.lookup(V);
3569 }
3570
3571 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
3572 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3573 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3574 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3575 static Constant *
3576 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
3577              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
3578   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3579     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3580     if (!A)
3581       return nullptr;
3582     if (A->isAllOnesValue())
3583       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3584     if (A->isNullValue())
3585       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3586     return nullptr;
3587   }
3588
3589   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3590   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3591     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3592       COps.push_back(A);
3593     else
3594       return nullptr;
3595   }
3596
3597   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3598     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3599                                            COps[1], DL);
3600   }
3601
3602   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3603 }
3604
3605 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3606 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3607 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3608 /// case), of a switch instruction SI.
3609 static bool
3610 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
3611                BasicBlock **CommonDest,
3612                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
3613                const DataLayout &DL) {
3614   // The block from which we enter the common destination.
3615   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3616
3617   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3618   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3619   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3620   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3621   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3622        ++I) {
3623     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3624       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3625       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3626         return false;
3627       Pred = CaseDest;
3628       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3629     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3630       // Skip debug intrinsic.
3631       continue;
3632     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, DL, ConstantPool)) {
3633       // Instruction is side-effect free and constant.
3634
3635       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
3636       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
3637       // no longer dominate all its uses.
3638       for (auto &Use : I->uses()) {
3639         User *User = Use.getUser();
3640         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
3641           if (I->getParent() == CaseDest)
3642             continue;
3643         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
3644           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
3645             continue;
3646         return false;
3647       }
3648
3649       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3650     } else {
3651       break;
3652     }
3653   }
3654
3655   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3656   if (!*CommonDest)
3657     *CommonDest = CaseDest;
3658   // If the destination isn't the common one, abort.
3659   if (CaseDest != *CommonDest)
3660     return false;
3661
3662   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3663   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3664   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3665     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3666     if (Idx == -1)
3667       continue;
3668
3669     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3670                                         ConstantPool);
3671     if (!ConstVal)
3672       return false;
3673
3674     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3675     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3676       return false;
3677
3678     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3679   }
3680
3681   return Res.size() > 0;
3682 }
3683
3684 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
3685 // Result.
3686 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3687     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3688     Constant *Result) {
3689   for (auto &I : UniqueResults) {
3690     if (I.first == Result) {
3691       I.second.push_back(CaseVal);
3692       return;
3693     }
3694   }
3695   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3696         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3697 }
3698
3699 // Helper function that initializes a map containing
3700 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3701 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3702 // there is not a common destination block for the switch.
3703 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
3704                                   BasicBlock *&CommonDest,
3705                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3706                                   Constant *&DefaultResult,
3707                                   const DataLayout &DL) {
3708   for (auto &I : SI->cases()) {
3709     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3710
3711     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3712     SwitchCaseResultsTy Results;
3713     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3714                         DL))
3715       return false;
3716
3717     // Only one value per case is permitted
3718     if (Results.size() > 1)
3719       return false;
3720     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3721
3722     // Check the PHI consistency.
3723     if (!PHI)
3724       PHI = Results[0].first;
3725     else if (PHI != Results[0].first)
3726       return false;
3727   }
3728   // Find the default result value.
3729   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3730   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3731   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3732                  DL);
3733   // If the default value is not found abort unless the default destination
3734   // is unreachable.
3735   DefaultResult =
3736       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3737   if ((!DefaultResult &&
3738         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3739     return false;
3740
3741   return true;
3742 }
3743
3744 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
3745 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
3746 // Example:
3747 // switch (a) {
3748 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3749 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3750 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3751 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3752 //   default:
3753 //     return 4;
3754 // }
3755 static Value *
3756 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3757                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3758                      IRBuilder<> &Builder) {
3759   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3760       "We should have exactly two unique results at this point");
3761   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3762   // select or a two-way select if default is possible.
3763   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3764       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3765     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3766     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3767
3768     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3769     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3770     if (DefaultCanTrigger) {
3771       Value *const ValueCompare =
3772           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3773       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3774                                          DefaultResult, "switch.select");
3775     }
3776     Value *const ValueCompare =
3777         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3778     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3779                                 "switch.select");
3780   }
3781
3782   return nullptr;
3783 }
3784
3785 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
3786 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
3787 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3788                                               Value *SelectValue,
3789                                               IRBuilder<> &Builder) {
3790   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3791   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3792     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3793   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3794
3795   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3796
3797   // Remove the switch.
3798   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3799     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3800
3801     if (Succ == PHI->getParent())
3802       continue;
3803     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3804   }
3805   SI->eraseFromParent();
3806 }
3807
3808 /// If the switch is only used to initialize one or more
3809 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3810 /// constant values, replace the switch with select.
3811 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3812                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL) {
3813   Value *const Cond = SI->getCondition();
3814   PHINode *PHI = nullptr;
3815   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3816   Constant *DefaultResult;
3817   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3818   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3819   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
3820                              DL))
3821     return false;
3822   // Selects choose between maximum two values.
3823   if (UniqueResults.size() != 2)
3824     return false;
3825   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3826
3827   Builder.SetInsertPoint(SI);
3828   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3829       UniqueResults,
3830       DefaultResult, Cond, Builder);
3831   if (SelectValue) {
3832     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3833     return true;
3834   }
3835   // The switch couldn't be converted into a select.
3836   return false;
3837 }
3838
3839 namespace {
3840   /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
3841   class SwitchLookupTable {
3842   public:
3843     /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
3844     /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
3845     SwitchLookupTable(
3846         Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3847         const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3848         Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
3849
3850     /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
3851     /// the position given by Index in the lookup table.
3852     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3853
3854     /// Return true if a table with TableSize elements of
3855     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3856     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
3857                                    Type *ElementType);
3858
3859   private:
3860     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3861     // different ways.
3862     enum {
3863       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3864       // store that single value and return it for each lookup.
3865       SingleValueKind,
3866
3867       // For tables where there is a linear relationship between table index
3868       // and values. We calculate the result with a simple multiplication
3869       // and addition instead of a table lookup.
3870       LinearMapKind,
3871
3872       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3873       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3874       // shift and mask operations.
3875       BitMapKind,
3876
3877       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3878       // instructions from the table.
3879       ArrayKind
3880     } Kind;
3881
3882     // For SingleValueKind, this is the single value.
3883     Constant *SingleValue;
3884
3885     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3886     ConstantInt *BitMap;
3887     IntegerType *BitMapElementTy;
3888
3889     // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
3890     ConstantInt *LinearOffset;
3891     ConstantInt *LinearMultiplier;
3892
3893     // For ArrayKind, this is the array.
3894     GlobalVariable *Array;
3895   };
3896 }
3897
3898 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
3899     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3900     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3901     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
3902     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3903       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
3904   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3905   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3906
3907   // If all values in the table are equal, this is that value.
3908   SingleValue = Values.begin()->second;
3909
3910   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3911
3912   // Build up the table contents.
3913   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3914   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3915     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3916     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3917     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3918
3919     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3920                    .getLimitedValue();
3921     TableContents[Idx] = CaseRes;
3922
3923     if (CaseRes != SingleValue)
3924       SingleValue = nullptr;
3925   }
3926
3927   // Fill in any holes in the table with the default result.
3928   if (Values.size() < TableSize) {
3929     assert(DefaultValue &&
3930            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3931     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3932     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3933       if (!TableContents[I])
3934         TableContents[I] = DefaultValue;
3935     }
3936
3937     if (DefaultValue != SingleValue)
3938       SingleValue = nullptr;
3939   }
3940
3941   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3942   // that single value.
3943   if (SingleValue) {
3944     Kind = SingleValueKind;
3945     return;
3946   }
3947
3948   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
3949   // table index.
3950   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
3951     bool LinearMappingPossible = true;
3952     APInt PrevVal;
3953     APInt DistToPrev;
3954     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
3955     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
3956     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3957       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
3958       if (!ConstVal) {
3959         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
3960         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
3961         LinearMappingPossible = false;
3962         break;
3963       }
3964       APInt Val = ConstVal->getValue();
3965       if (I != 0) {
3966         APInt Dist = Val - PrevVal;
3967         if (I == 1) {
3968           DistToPrev = Dist;
3969         } else if (Dist != DistToPrev) {
3970           LinearMappingPossible = false;
3971           break;
3972         }
3973       }
3974       PrevVal = Val;
3975     }
3976     if (LinearMappingPossible) {
3977       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
3978       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
3979       Kind = LinearMapKind;
3980       ++NumLinearMaps;
3981       return;
3982     }
3983   }
3984
3985   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3986   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3987     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3988     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3989     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3990       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3991       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3992       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3993         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3994         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3995       }
3996     }
3997     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3998     BitMapElementTy = IT;
3999     Kind = BitMapKind;
4000     ++NumBitMaps;
4001     return;
4002   }
4003
4004   // Store the table in an array.
4005   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
4006   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
4007
4008   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
4009                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
4010                              Initializer,
4011                              "switch.table");
4012   Array->setUnnamedAddr(true);
4013   Kind = ArrayKind;
4014 }
4015
4016 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
4017   switch (Kind) {
4018     case SingleValueKind:
4019       return SingleValue;
4020     case LinearMapKind: {
4021       // Derive the result value from the input value.
4022       Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4023                                             false, "switch.idx.cast");
4024       if (!LinearMultiplier->isOne())
4025         Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4026       if (!LinearOffset->isZero())
4027         Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4028       return Result;
4029     }
4030     case BitMapKind: {
4031       // Type of the bitmap (e.g. i59).
4032       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4033
4034       // Cast Index to the same type as the bitmap.
4035       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4036       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4037       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4038
4039       // Multiply the shift amount by the element width.
4040       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
4041                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
4042                                    "switch.shiftamt");
4043
4044       // Shift down.
4045       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
4046                                               "switch.downshift");
4047       // Mask off.
4048       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
4049                                  "switch.masked");
4050     }
4051     case ArrayKind: {
4052       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
4053       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
4054       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
4055                                 ->getArrayNumElements();
4056       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
4057         Index = Builder.CreateZExt(Index,
4058                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
4059                                                     IT->getBitWidth() + 1),
4060                                    "switch.tableidx.zext");
4061
4062       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
4063       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
4064                                              GEPIndices, "switch.gep");
4065       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
4066     }
4067   }
4068   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
4069 }
4070
4071 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
4072                                            uint64_t TableSize,
4073                                            Type *ElementType) {
4074   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
4075   if (!IT)
4076     return false;
4077   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
4078   // are <= 15, we could try to narrow the type.
4079
4080   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
4081   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
4082     return false;
4083   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
4084 }
4085
4086 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
4087 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
4088 static bool
4089 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
4090                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
4091                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
4092   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
4093     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
4094
4095   bool AllTablesFitInRegister = true;
4096   bool HasIllegalType = false;
4097   for (const auto &I : ResultTypes) {
4098     Type *Ty = I.second;
4099
4100     // Saturate this flag to true.
4101     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
4102
4103     // Saturate this flag to false.
4104     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
4105       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
4106
4107     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
4108     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
4109     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
4110     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
4111       break;
4112   }
4113
4114   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
4115   if (AllTablesFitInRegister)
4116     return true;
4117
4118   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
4119   if (HasIllegalType)
4120     return false;
4121
4122   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
4123   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
4124   // FIXME: Find the best cut-off.
4125   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
4126 }
4127
4128 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
4129 /// \code
4130 ///     if (idx < tablesize)
4131 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
4132 ///     else
4133 ///        r = default_value;
4134 ///     if (r != default_value)
4135 ///        ...
4136 /// \endcode
4137 /// Is optimized to:
4138 /// \code
4139 ///     cond = idx < tablesize;
4140 ///     if (cond)
4141 ///        r = table[idx];
4142 ///     else
4143 ///        r = default_value;
4144 ///     if (cond)
4145 ///        ...
4146 /// \endcode
4147 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
4148 static void reuseTableCompare(User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock,
4149           BranchInst *RangeCheckBranch, Constant *DefaultValue,
4150           const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values) {
4151
4152   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
4153   if (!CmpInst)
4154     return;
4155
4156   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
4157   // threading can do its work afterwards.
4158   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
4159     return;
4160
4161   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
4162   if (!CmpOp1)
4163     return;
4164
4165   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
4166   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
4167   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
4168
4169   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
4170   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4171                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
4172   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
4173     return;
4174
4175   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
4176   // compare result.
4177   for (auto ValuePair : Values) {
4178     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4179                               ValuePair.second, CmpOp1, true);
4180     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
4181       return;
4182     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
4183            "Expect true or false as compare result.");
4184   }
4185  
4186   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
4187   // dominance check, but sufficient for our needs.
4188   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
4189   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
4190   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
4191   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
4192     BasicBlock *Pred = *PI;
4193     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
4194       return;
4195   }
4196
4197   if (DefaultConst == FalseConst) {
4198     // The compare yields the same result. We can replace it.
4199     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
4200     ++NumTableCmpReuses;
4201   } else {
4202     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
4203     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(RangeCmp,
4204                 ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
4205                 RangeCheckBranch);
4206     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
4207     ++NumTableCmpReuses;
4208   }
4209 }
4210
4211 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
4212 /// successor block with different constant values, replace the switch with
4213 /// lookup tables.
4214 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4215                                 const DataLayout &DL,
4216                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
4217   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4218
4219   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
4220   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
4221     return false;
4222
4223   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
4224   // split off a dense part and build a lookup table for that.
4225
4226   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
4227   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
4228   // string and lookup indices into that.
4229
4230   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
4231   // faster, so we don't analyze them.
4232   if (SI->getNumCases() < 3)
4233     return false;
4234
4235   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
4236   // common destination, as well as the min and max case values.
4237   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
4238   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
4239   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
4240   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
4241
4242   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4243   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
4244   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
4245   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
4246   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
4247   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
4248
4249   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
4250     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
4251     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
4252       MinCaseVal = CaseVal;
4253     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
4254       MaxCaseVal = CaseVal;
4255
4256     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4257     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
4258     ResultsTy Results;
4259     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
4260                         Results, DL))
4261       return false;
4262
4263     // Append the result from this case to the list for each phi.
4264     for (const auto &I : Results) {
4265       PHINode *PHI = I.first;
4266       Constant *Value = I.second;
4267       if (!ResultLists.count(PHI))
4268         PHIs.push_back(PHI);
4269       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
4270     }
4271   }
4272
4273   // Keep track of the result types.
4274   for (PHINode *PHI : PHIs) {
4275     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
4276   }
4277
4278   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
4279   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
4280   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
4281   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
4282
4283   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
4284   // or a bitmask that fits in a register.
4285   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
4286   bool HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
4287                                           &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
4288
4289   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
4290   if (NeedMask) {
4291     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
4292     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
4293       return false;
4294     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
4295       return false;
4296   }
4297
4298   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
4299     PHINode *PHI = I.first;
4300     Constant *Result = I.second;
4301     DefaultResults[PHI] = Result;
4302   }
4303
4304   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
4305     return false;
4306
4307   // Create the BB that does the lookups.
4308   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
4309   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4310                                             "switch.lookup",
4311                                             CommonDest->getParent(),
4312                                             CommonDest);
4313
4314   // Compute the table index value.
4315   Builder.SetInsertPoint(SI);
4316   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
4317                                         "switch.tableidx");
4318
4319   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
4320   // switching upon.
4321   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4322   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
4323   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
4324          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
4325          "representable value of its input integer type's size.");
4326
4327   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
4328   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
4329   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
4330   const bool DefaultIsReachable =
4331       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4332   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
4333   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
4334
4335   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4336     Builder.CreateBr(LookupBB);
4337     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
4338     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
4339   } else {
4340     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
4341                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
4342     RangeCheckBranch = Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4343   }
4344
4345   // Populate the BB that does the lookups.
4346   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4347
4348   if (NeedMask) {
4349     // Before doing the lookup we do the hole check.
4350     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
4351     // and we create a new LookupBB.
4352     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
4353     MaskBB->setName("switch.hole_check");
4354     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4355                                   "switch.lookup",
4356                                   CommonDest->getParent(),
4357                                   CommonDest);
4358
4359     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
4360     // unnecessary illegal types.
4361     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
4362     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
4363     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
4364     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4365     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4366     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4367       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4368                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4369       MaskInt |= One << Idx;
4370     }
4371     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4372
4373     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4374     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4375     // else continue with table lookup.
4376     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4377     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4378                                                  "switch.maskindex");
4379     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4380                                         "switch.shifted");
4381     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4382                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4383                                        "switch.lobit");
4384     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4385
4386     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4387     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4388   }
4389
4390   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4391     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
4392     // do not delete PHINodes here.
4393     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
4394                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
4395   }
4396
4397   bool ReturnedEarly = false;
4398   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4399     PHINode *PHI = PHIs[I];
4400     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
4401
4402     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4403     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4404     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
4405
4406     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4407
4408     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4409     // do that right here.
4410     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4411         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4412       Builder.CreateRet(Result);
4413       ReturnedEarly = true;
4414       break;
4415     }
4416
4417     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
4418     // possible.
4419     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
4420       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
4421       // Search for compare instructions which use the phi.
4422       for (auto *User : PHI->users()) {
4423         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
4424       }
4425     }
4426
4427     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4428   }
4429
4430   if (!ReturnedEarly)
4431     Builder.CreateBr(CommonDest);
4432
4433   // Remove the switch.
4434   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4435     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4436
4437     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4438       continue;
4439     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4440   }
4441   SI->eraseFromParent();
4442
4443   ++NumLookupTables;
4444   if (NeedMask)
4445     ++NumLookupTablesHoles;
4446   return true;
4447 }
4448
4449 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4450   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4451
4452   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4453     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4454     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4455     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4456       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4457         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4458
4459     Value *Cond = SI->getCondition();
4460     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4461       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4462         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4463
4464     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4465     // away into any preds.
4466     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4467     // Ignore dbg intrinsics.
4468     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4469       ++BBI;
4470     if (SI == &*BBI)
4471       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4472         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4473   }
4474
4475   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4476   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4477     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4478
4479   // Remove unreachable cases.
4480   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
4481     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4482
4483   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL))
4484     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4485
4486   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4487     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4488
4489   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
4490     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4491
4492   return false;
4493 }
4494
4495 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4496   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4497   bool Changed = false;
4498
4499   // Eliminate redundant destinations.
4500   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4501   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4502     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4503     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
4504       Dest->removePredecessor(BB);
4505       IBI->removeDestination(i);
4506       --i; --e;
4507       Changed = true;
4508     }
4509   }
4510
4511   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4512     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4513     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4514     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4515     return true;
4516   }
4517
4518   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4519     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4520     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4521     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4522     return true;
4523   }
4524
4525   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4526     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4527       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4528   }
4529   return Changed;
4530 }
4531
4532 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
4533 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
4534 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
4535 /// a shared handler.
4536 ///
4537 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
4538 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
4539 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
4540 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
4541 /// sinking in this file)
4542 ///
4543 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
4544 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
4545 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
4546 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
4547 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
4548 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
4549 ///
4550 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
4551 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
4552 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
4553 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
4554                                  BasicBlock *BB) {
4555   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
4556   assert(Succ);
4557   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
4558   // a phi into the merged landing pad block.
4559   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
4560     return false;
4561
4562   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
4563     if (BB == OtherPred)
4564       continue;
4565     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
4566     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
4567     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
4568       continue;
4569     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4570     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
4571     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
4572       continue;
4573
4574     // We've found an identical block.  Update our predeccessors to take that
4575     // path instead and make ourselves dead.
4576     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
4577     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4578     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
4579       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
4580       assert(II->getNormalDest() != BB &&
4581              II->getUnwindDest() == BB && "unexpected successor");
4582       II->setUnwindDest(OtherPred);
4583     }
4584
4585     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
4586     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
4587     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end();
4588          I != E;) {
4589       Instruction &Inst = *I; I++;
4590       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
4591         Inst.eraseFromParent();
4592     }
4593
4594     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
4595     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
4596     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
4597       Succ->removePredecessor(BB);
4598     }
4599
4600     IRBuilder<> Builder(BI);
4601     Builder.CreateUnreachable();
4602     BI->eraseFromParent();
4603     return true;
4604   }
4605   return false;
4606 }
4607
4608 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4609   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4610
4611   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4612     return true;
4613
4614   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4615   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4616   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4617       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4618     return true;
4619
4620   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4621   // against a constant, try to simplify the block.
4622   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4623     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4624       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4625         ;
4626       if (I->isTerminator() &&
4627           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
4628                                                 BonusInstThreshold, AC))
4629         return true;
4630     }
4631
4632   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
4633   // equivalent.
4634   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
4635     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4636     if (I->isTerminator() &&
4637         TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
4638       return true;
4639   }
4640
4641   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4642   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4643   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4644   // for PHI nodes in common successor.
4645   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4646     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4647   return false;
4648 }
4649
4650
4651 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4652   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4653
4654   // Conditional branch
4655   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4656     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4657     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4658     // switch.
4659     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4660       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4661         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4662
4663     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4664     // Ignore dbg intrinsics.
4665     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4666     // Ignore dbg intrinsics.
4667     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4668       ++I;
4669     if (&*I == BI) {
4670       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4671         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4672     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4673       ++I;
4674       // Ignore dbg intrinsics.
4675       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4676         ++I;
4677       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4678         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4679     }
4680   }
4681
4682   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4683   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
4684     return true;
4685
4686   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4687   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4688   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4689   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4690     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4691
4692   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4693   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4694   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4695   // can hoist it up to the branching block.
4696   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4697     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4698       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
4699         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4700     } else {
4701       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4702       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4703       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4704       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4705           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4706         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
4707           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4708     }
4709   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4710     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4711     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4712     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4713     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4714         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4715       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
4716         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4717   }
4718
4719   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4720   // through this block if any PHI node entries are constants.
4721   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4722     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4723       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4724         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4725
4726   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4727   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4728     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4729       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4730         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4731           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4732
4733   return false;
4734 }
4735
4736 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4737 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4738   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4739   if (!C)
4740     return false;
4741
4742   if (I->use_empty())
4743     return false;
4744
4745   if (C->isNullValue()) {
4746     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4747     User *Use = *I->user_begin();
4748
4749     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4750     // control flow (eg. calls)
4751     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4752       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4753         return false;
4754
4755     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4756     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4757       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4758         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4759
4760     // Look through bitcasts.
4761     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4762       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4763
4764     // Load from null is undefined.
4765     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4766       if (!LI->isVolatile())
4767         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4768
4769     // Store to null is undefined.
4770     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4771       if (!SI->isVolatile())
4772         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4773   }
4774   return false;
4775 }
4776
4777 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4778 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4779 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4780   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4781        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4782     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4783       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4784         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4785         IRBuilder<> Builder(T);
4786         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4787           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4788           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4789           // destination from conditional branches.
4790           if (BI->isUnconditional())
4791             Builder.CreateUnreachable();
4792           else
4793             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4794                                                          BI->getSuccessor(0));
4795           BI->eraseFromParent();
4796           return true;
4797         }
4798         // TODO: SwitchInst.
4799       }
4800
4801   return false;
4802 }
4803
4804 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4805   bool Changed = false;
4806
4807   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4808   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4809
4810   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4811   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4812   if ((pred_empty(BB) &&
4813        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4814       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4815     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4816     DeleteDeadBlock(BB);
4817     return true;
4818   }
4819
4820   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4821   // away...
4822   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4823
4824   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4825   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4826
4827   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4828   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4829
4830   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4831   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4832   // if there are no PHI nodes.
4833   //
4834   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4835     return true;
4836
4837   IRBuilder<> Builder(BB);
4838
4839   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4840   // eliminate it, do so now.
4841   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4842     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4843       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
4844
4845   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4846   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4847     if (BI->isUnconditional()) {
4848       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4849     } else {
4850       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4851     }
4852   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4853     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4854   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4855     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4856   } else if (CleanupReturnInst *RI =
4857                dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4858     if (SimplifyCleanupReturn(RI)) return true;
4859   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4860     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4861   } else if (UnreachableInst *UI =
4862                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4863     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4864   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4865                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4866     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4867   }
4868
4869   return Changed;
4870 }
4871
4872 /// This function is used to do simplification of a CFG.
4873 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
4874 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4875 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4876 ///
4877 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4878                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC) {
4879   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
4880                         BonusInstThreshold, AC).run(BB);
4881 }