Try to fix MSVS build after r222384. No intended behavior change.
[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 static cl::opt<unsigned>
57 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
58    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
59
60 static cl::opt<bool>
61 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
62        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
66        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
67
68 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
69     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
70     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
71
72 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
73 STATISTIC(NumLinearMaps, "Number of switch instructions turned into linear mapping");
74 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
75 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
76 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
77 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
78
79 namespace {
80   // The first field contains the value that the switch produces when a certain
81   // case group is selected, and the second field is a vector containing the cases
82   // composing the case group.
83   typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
84     SwitchCaseResultVectorTy;
85   // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
86   // and the second field contains the value generated for a certain case in the switch
87   // for that PHI.
88   typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
89
90   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
91   struct ValueEqualityComparisonCase {
92     ConstantInt *Value;
93     BasicBlock *Dest;
94
95     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
96       : Value(Value), Dest(Dest) {}
97
98     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
99       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
100       return Value < RHS.Value;
101     }
102
103     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
104   };
105
106 class SimplifyCFGOpt {
107   const TargetTransformInfo &TTI;
108   unsigned BonusInstThreshold;
109   const DataLayout *const DL;
110   AssumptionTracker *AT;
111   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
112   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
113                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
114   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
115                                                      BasicBlock *Pred,
116                                                      IRBuilder<> &Builder);
117   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
118                                            IRBuilder<> &Builder);
119
120   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
121   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
122   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
123   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
124   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
125   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
126   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
127
128 public:
129   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
130                  const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT)
131       : TTI(TTI), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), DL(DL), AT(AT) {}
132   bool run(BasicBlock *BB);
133 };
134 }
135
136 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
137 /// terminator instructions together.
138 ///
139 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
140   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
141
142   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
143   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
144   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
145   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
146   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
147   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
148
149   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
150     if (SI1Succs.count(*I))
151       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
152            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
153         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
154         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
155             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
156           return false;
157       }
158
159   return true;
160 }
161
162 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
163 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
164 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
165 /// successors.
166 ///
167 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
168                                           BranchInst *SI2,
169                                           Instruction *Cond,
170                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
171   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
172   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
173
174   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
175   // common successors:
176   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
177   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
178   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
179   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
180   if (!Ci2) return false;
181   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
182         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
183       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
184         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
185     return false;
186
187   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
188   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
189   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
190   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
191     if (SI1Succs.count(*I))
192       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
193            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
194         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
195         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
196             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
197           return false;
198         PhiNodes.push_back(PN);
199       }
200   return true;
201 }
202
203 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
204 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
205 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
206 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
207 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
208                                   BasicBlock *ExistPred) {
209   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
210
211   PHINode *PN;
212   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
213        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
214     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
215 }
216
217 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
218 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
219 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
220 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
221   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
222          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
223   switch (Operator::getOpcode(I)) {
224   default:
225     // In doubt, be conservative.
226     return UINT_MAX;
227   case Instruction::GetElementPtr:
228     // GEPs are cheap if all indices are constant.
229     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
230       return UINT_MAX;
231     return 1;
232   case Instruction::ExtractValue:
233   case Instruction::Load:
234   case Instruction::Add:
235   case Instruction::Sub:
236   case Instruction::And:
237   case Instruction::Or:
238   case Instruction::Xor:
239   case Instruction::Shl:
240   case Instruction::LShr:
241   case Instruction::AShr:
242   case Instruction::ICmp:
243   case Instruction::Trunc:
244   case Instruction::ZExt:
245   case Instruction::SExt:
246   case Instruction::BitCast:
247   case Instruction::ExtractElement:
248   case Instruction::InsertElement:
249     return 1; // These are all cheap.
250
251   case Instruction::Call:
252   case Instruction::Select:
253     return 2;
254   }
255 }
256
257 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
258 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
259 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
260 /// which works well enough for us.
261 ///
262 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
263 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
264 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
265 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
266 /// set and true is returned.
267 ///
268 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
269 /// Select whose cost is 2.
270 ///
271 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
272 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
273 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
274 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
275                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
276                                 unsigned &CostRemaining,
277                                 const DataLayout *DL) {
278   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
279   if (!I) {
280     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
281     // can be executed unconditionally.
282     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
283       if (C->canTrap())
284         return false;
285     return true;
286   }
287   BasicBlock *PBB = I->getParent();
288
289   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
290   // the bottom of this block.
291   if (PBB == BB) return false;
292
293   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
294   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
295   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
296   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
297   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
298     return true;
299
300   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
301   // instructions in the 'if region'.
302   if (!AggressiveInsts) return false;
303
304   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
305   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
306
307   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
308   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
309   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
310   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
311     return false;
312
313   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, DL);
314
315   if (Cost > CostRemaining)
316     return false;
317
318   CostRemaining -= Cost;
319
320   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
321   // not take us over the cost threshold.
322   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
323     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, DL))
324       return false;
325   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
326   AggressiveInsts->insert(I);
327   return true;
328 }
329
330 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
331 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
332 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *DL) {
333   // Normal constant int.
334   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
335   if (CI || !DL || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
336     return CI;
337
338   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
339   // ConstantInt if possible.
340   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
341
342   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
343   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
344     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
345
346   // IntToPtr const int.
347   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
348     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
349       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
350         // The constant is very likely to have the right type already.
351         if (CI->getType() == PtrTy)
352           return CI;
353         else
354           return cast<ConstantInt>
355             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
356       }
357   return nullptr;
358 }
359
360
361
362 // Try to match Instruction I as a comparison against a constant and populates
363 // Vals with the set of value that match (or does not depending on isEQ).
364 // Return nullptr on failure, or return the Value the comparison matched against
365 // on success
366 // CurrValue, if supplied, is the value we want to match against. The function
367 // is expected to fail if a match is found but the value compared to is not the
368 // one expected. If CurrValue is supplied, the return value has to be either
369 // nullptr or CurrValue
370 static Value* GatherConstantComparesMatch(Instruction *I,
371                                           Value *CurrValue,
372                                           SmallVectorImpl<ConstantInt*> &Vals,
373                                           const DataLayout *DL,
374                                           unsigned &UsedICmps,
375                                           bool isEQ) {
376
377   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
378   ICmpInst *ICI;
379   ConstantInt *C;
380   if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
381         (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
382     return nullptr;
383   }
384
385   Value *RHSVal;
386   ConstantInt *RHSC;
387
388   // Pattern match a special case
389   // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
390   // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
391   if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
392     if (match(ICI->getOperand(0),
393               m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
394       APInt Not = ~RHSC->getValue();
395       if (Not.isPowerOf2()) {
396         // If we already have a value for the switch, it has to match!
397         if(CurrValue && CurrValue != RHSVal)
398           return nullptr;
399
400         Vals.push_back(C);
401         Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
402                                         C->getValue() | Not));
403         UsedICmps++;
404         return RHSVal;
405       }
406     }
407
408     // If we already have a value for the switch, it has to match!
409     if(CurrValue && CurrValue != ICI->getOperand(0))
410       return nullptr;
411
412     UsedICmps++;
413     Vals.push_back(C);
414     return ICI->getOperand(0);
415   }
416
417   // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
418   ConstantRange Span = ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(),
419                                                      C->getValue());
420
421   // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
422   // compare idiom as emitted by instcombine.
423   Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
424   if(match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
425     Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
426     CandidateVal = RHSVal;
427   }
428
429   // If we already have a value for the switch, it has to match!
430   if(CurrValue && CurrValue != CandidateVal)
431     return nullptr;
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 nullptr;
442   }
443
444   // Add all values from the range to the set
445   for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
446     Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
447
448   UsedICmps++;
449   return CandidateVal;
450
451 }
452
453 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
454 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
455 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
456 /// Values vector.
457 /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
458 static Value *
459 GatherConstantCompares(Value *V, SmallVectorImpl<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
460                        const DataLayout *DL, unsigned &UsedICmps) {
461   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
462   if (!I) return nullptr;
463
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   // Will hold the value used for the switch comparison
473   Value *CurrValue = nullptr;
474
475   while(!DFT.empty()) {
476     V = DFT.pop_back_val();
477
478     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
479
480       // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
481       if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
482         DFT.push_back(I->getOperand(1));
483         DFT.push_back(I->getOperand(0));
484         continue;
485       }
486
487       // Try to match the current instruction
488       if (Value *Matched = GatherConstantComparesMatch(I,
489                                                        CurrValue,
490                                                        Vals,
491                                                        DL,
492                                                        UsedICmps,
493                                                        isEQ)) {
494         // Match succeed, continue the loop
495         CurrValue = Matched;
496         continue;
497       }
498     }
499
500     // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
501     // comparison against the same value as the others.
502     // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
503     if (Extra == nullptr) {
504       Extra = V;
505       continue;
506     }
507     return nullptr;
508
509   }
510
511   // Return the value to be used for the switch comparison (if any)
512   return CurrValue;
513 }
514
515 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
516   Instruction *Cond = nullptr;
517   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
518     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
519   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
520     if (BI->isConditional())
521       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
522   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
523     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
524   }
525
526   TI->eraseFromParent();
527   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
528 }
529
530 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
531 /// to see if a value is equal to constant integer value.
532 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
533   Value *CV = nullptr;
534   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
535     // Do not permit merging of large switch instructions into their
536     // predecessors unless there is only one predecessor.
537     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
538                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
539       CV = SI->getCondition();
540   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
541     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
542       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
543         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
544           CV = ICI->getOperand(0);
545
546   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
547   if (DL && CV) {
548     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
549       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
550       if (PTII->getType() == DL->getIntPtrType(Ptr->getType()))
551         CV = Ptr;
552     }
553   }
554   return CV;
555 }
556
557 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
558 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
559 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
560 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
561                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
562                                                                        &Cases) {
563   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
564     Cases.reserve(SI->getNumCases());
565     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
566       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
567                                                   i.getCaseSuccessor()));
568     return SI->getDefaultDest();
569   }
570
571   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
572   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
573   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
574   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
575                                                              DL),
576                                               Succ));
577   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
578 }
579
580
581 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
582 /// in the list that match the specified block.
583 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
584                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
585   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
586 }
587
588 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
589 /// well.
590 static bool
591 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
592               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
593   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
594
595   // Make V1 be smaller than V2.
596   if (V1->size() > V2->size())
597     std::swap(V1, V2);
598
599   if (V1->size() == 0) return false;
600   if (V1->size() == 1) {
601     // Just scan V2.
602     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
603     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
604       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
605         return true;
606   }
607
608   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
609   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
610   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
611   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
612   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
613     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
614       return true;
615     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
616       ++i1;
617     else
618       ++i2;
619   }
620   return false;
621 }
622
623 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
624 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
625 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
626 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
627 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
628 /// form of jump threading.
629 bool SimplifyCFGOpt::
630 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
631                                               BasicBlock *Pred,
632                                               IRBuilder<> &Builder) {
633   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
634   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
635
636   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
637   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
638   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
639
640   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
641   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
642
643   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
644   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
645   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
646                                                         PredCases);
647   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
648
649   // Find information about how control leaves this block.
650   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
651   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
652   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
653
654   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
655   // simplify TI based on this knowledge.
656   if (PredDef == TI->getParent()) {
657     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
658     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
659     // can simplify TI.
660     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
661       return false;
662
663     if (isa<BranchInst>(TI)) {
664       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
665       // uncond br.
666       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
667       // Insert the new branch.
668       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
669       (void) NI;
670
671       // Remove PHI node entries for the dead edge.
672       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
673
674       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
675            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
676
677       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
678       return true;
679     }
680
681     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
682     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
683     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
684     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
685       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
686
687     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
688                  << "Through successor TI: " << *TI);
689
690     // Collect branch weights into a vector.
691     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
692     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
693     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
694     if (HasWeight)
695       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
696            ++MD_i) {
697         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
698         assert(CI);
699         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
700       }
701     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
702       --i;
703       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
704         if (HasWeight) {
705           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
706           Weights.pop_back();
707         }
708         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
709         SI->removeCase(i);
710       }
711     }
712     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
713       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
714                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
715                       createBranchWeights(Weights));
716
717     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
718     return true;
719   }
720
721   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
722   // which value (or set of values) this is.
723   ConstantInt *TIV = nullptr;
724   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
725   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
726     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
727       if (TIV)
728         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
729       TIV = PredCases[i].Value;
730     }
731   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
732
733   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
734   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
735   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
736   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
737     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
738       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
739       break;
740     }
741
742   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
743   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
744
745   // Remove PHI node entries for dead edges.
746   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
747   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
748     if (*SI != CheckEdge)
749       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
750     else
751       CheckEdge = nullptr;
752
753   // Insert the new branch.
754   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
755   (void) NI;
756
757   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
758             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
759
760   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
761   return true;
762 }
763
764 namespace {
765   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
766   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
767   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
768   struct ConstantIntOrdering {
769     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
770       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
771     }
772   };
773 }
774
775 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
776                                     ConstantInt *const *P2) {
777   const ConstantInt *LHS = *P1;
778   const ConstantInt *RHS = *P2;
779   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
780     return 1;
781   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
782     return 0;
783   return -1;
784 }
785
786 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
787   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
788   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
789     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
790       return MDS->getString().equals("branch_weights");
791
792   return false;
793 }
794
795 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
796 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
797 /// metadata.
798 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
799                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
800   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
801   assert(MD);
802   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
803     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
804     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
805   }
806
807   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
808   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
809   // default weight to be the first entry.
810   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
811     assert(Weights.size() == 2);
812     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
813     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
814       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
815   }
816 }
817
818 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
819 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
820   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
821   if (Max > UINT_MAX) {
822     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
823     for (uint64_t &I : Weights)
824       I >>= Offset;
825   }
826 }
827
828 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
829 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
830 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
831 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
832 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
833                                                          IRBuilder<> &Builder) {
834   BasicBlock *BB = TI->getParent();
835   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
836   assert(CV && "Not a comparison?");
837   bool Changed = false;
838
839   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
840   while (!Preds.empty()) {
841     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
842
843     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
844     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
845     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
846
847     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
848       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
849       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
850       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
851
852       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
853       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
854
855       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
856       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
857       // build.
858       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
859
860       // Update the branch weight metadata along the way
861       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
862       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
863       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
864
865       if (PredHasWeights) {
866         GetBranchWeights(PTI, Weights);
867         // branch-weight metadata is inconsistent here.
868         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
869           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
870       } else if (SuccHasWeights)
871         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
872         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
873         // successor's weights
874         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
875
876       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
877       if (SuccHasWeights) {
878         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
879         // branch-weight metadata is inconsistent here.
880         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
881           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
882       } else if (PredHasWeights)
883         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
884
885       if (PredDefault == BB) {
886         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
887         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
888         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
889         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
890           if (PredCases[i].Dest != BB)
891             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
892           else {
893             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
894             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
895
896             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
897               // Increase weight for the default case.
898               Weights[0] += Weights[i+1];
899               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
900               Weights.pop_back();
901             }
902
903             PredCases.pop_back();
904             --i; --e;
905           }
906
907         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
908         if (PredDefault != BBDefault) {
909           PredDefault->removePredecessor(Pred);
910           PredDefault = BBDefault;
911           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
912         }
913
914         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
915         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
916         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
917           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
918               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
919             PredCases.push_back(BBCases[i]);
920             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
921             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
922               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
923               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
924               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
925               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
926               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
927             }
928           }
929
930         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
931           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
932           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
933           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
934             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
935           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
936           Weights[0] *= SuccWeights[0];
937         }
938       } else {
939         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
940         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
941         // activated.
942         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
943         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
944         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
945           if (PredCases[i].Dest == BB) {
946             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
947
948             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
949               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
950               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
951               Weights.pop_back();
952             }
953
954             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
955             PredCases.pop_back();
956             --i; --e;
957           }
958
959         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
960         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
961         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
962           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
963             // If this is one we are capable of getting...
964             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
965               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
966             PredCases.push_back(BBCases[i]);
967             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
968             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
969           }
970
971         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
972         // they must go to the default destination of TI.
973         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
974                                     PTIHandled.begin(),
975                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
976           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
977             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
978           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
979           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
980         }
981       }
982
983       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
984       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
985       // successors.
986       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
987         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
988
989       Builder.SetInsertPoint(PTI);
990       // Convert pointer to int before we switch.
991       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
992         assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
993         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL->getIntPtrType(CV->getType()),
994                                     "magicptr");
995       }
996
997       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
998       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
999                                                PredCases.size());
1000       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
1001       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1002         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
1003
1004       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1005         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
1006         FitWeights(Weights);
1007
1008         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
1009
1010         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
1011                            MDBuilder(BB->getContext()).
1012                            createBranchWeights(MDWeights));
1013       }
1014
1015       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1016
1017       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1018       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1019       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1020       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1021       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1022         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1023           if (!InfLoopBlock) {
1024             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1025             // or it won't matter if it's hot. :)
1026             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1027                                               "infloop", BB->getParent());
1028             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1029           }
1030           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1031         }
1032
1033       Changed = true;
1034     }
1035   }
1036   return Changed;
1037 }
1038
1039 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
1040 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
1041 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
1042 // to put the select in this case.
1043 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1044                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1045   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1046     PHINode *PN;
1047     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1048          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1049       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1050       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1051       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1052         return false;
1053       }
1054     }
1055   }
1056   return true;
1057 }
1058
1059 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1060
1061 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1062 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1063 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1064 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1065   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1066   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1067   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1068   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1069   // identical order.
1070   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1071   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1072
1073   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1074   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1075
1076   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1077   // Skip debug info if it is not identical.
1078   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1079   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1080   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1081     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1082       I1 = BB1_Itr++;
1083     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1084       I2 = BB2_Itr++;
1085   }
1086   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1087       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1088     return false;
1089
1090   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1091
1092   bool Changed = false;
1093   do {
1094     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1095     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1096     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1097       goto HoistTerminator;
1098
1099     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1100     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1101     // the now redundant second instruction.
1102     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1103     if (!I2->use_empty())
1104       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1105     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1106     unsigned KnownIDs[] = {
1107       LLVMContext::MD_tbaa,
1108       LLVMContext::MD_range,
1109       LLVMContext::MD_fpmath,
1110       LLVMContext::MD_invariant_load,
1111       LLVMContext::MD_nonnull
1112     };
1113     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1114     I2->eraseFromParent();
1115     Changed = true;
1116
1117     I1 = BB1_Itr++;
1118     I2 = BB2_Itr++;
1119     // Skip debug info if it is not identical.
1120     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1121     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1122     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1123       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1124         I1 = BB1_Itr++;
1125       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1126         I2 = BB2_Itr++;
1127     }
1128   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1129
1130   return true;
1131
1132 HoistTerminator:
1133   // It may not be possible to hoist an invoke.
1134   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1135     return Changed;
1136
1137   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1138     PHINode *PN;
1139     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1140          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1141       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1142       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1143       if (BB1V == BB2V)
1144         continue;
1145
1146       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1147       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1148       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1149           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1150        return Changed;
1151
1152       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
1153         return Changed;
1154       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
1155         return Changed;
1156     }
1157   }
1158
1159   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1160   Instruction *NT = I1->clone();
1161   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1162   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1163     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1164     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1165     NT->takeName(I1);
1166   }
1167
1168   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1169   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1170   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1171   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1172   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1173   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1174   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1175     PHINode *PN;
1176     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1177          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1178       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1179       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1180       if (BB1V == BB2V) continue;
1181
1182       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1183       // that determines the right value.
1184       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1185       if (!SI)
1186         SI = cast<SelectInst>
1187           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1188                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1189
1190       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1191       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1192         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1193           PN->setIncomingValue(i, SI);
1194     }
1195   }
1196
1197   // Update any PHI nodes in our new successors.
1198   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1199     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1200
1201   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1202   return true;
1203 }
1204
1205 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1206 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1207 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1208 /// in the two predecessors to BBEnd.
1209 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1210   assert(BI1->isUnconditional());
1211   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1212   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1213
1214   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1215   // an unconditional branch.
1216   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1217   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1218   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1219     return false;
1220   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1221   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1222     return false;
1223   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1224   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1225   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1226     return false;
1227
1228   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1229   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1230   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1231   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1232        I != E; ++I) {
1233     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1234       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1235       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1236       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1237     } else {
1238       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1239       break;
1240     }
1241   }
1242   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1243     return false;
1244
1245
1246   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1247   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1248   // instructions in an identical order.
1249   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1250       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1251       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1252   // Skip debug info.
1253   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1254   if (RI1 == RE1)
1255     return false;
1256   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1257   if (RI2 == RE2)
1258     return false;
1259   // Skip the unconditional branches.
1260   ++RI1;
1261   ++RI2;
1262
1263   bool Changed = false;
1264   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1265     // Skip debug info.
1266     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1267     if (RI1 == RE1)
1268       return Changed;
1269     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1270     if (RI2 == RE2)
1271       return Changed;
1272
1273     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1274     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1275     // perform the same operation.
1276     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1277     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1278         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1279         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1280         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1281         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1282         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1283         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1284         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1285         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1286       return Changed;
1287
1288     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1289     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1290     bool SwapOpnds = false;
1291     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1292         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1293         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1294         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1295          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1296       ICmp2->swapOperands();
1297       SwapOpnds = true;
1298     }
1299     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1300       if (SwapOpnds)
1301         ICmp2->swapOperands();
1302       return Changed;
1303     }
1304
1305     // The operands should be either the same or they need to be generated
1306     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1307     // a single pair of different operands.
1308     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1309     unsigned Op1Idx = 0;
1310     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1311       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1312         continue;
1313       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1314       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1315       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1316       if (DifferentOp1 ||
1317           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1318           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1319           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1320           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1321         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1322         if (SwapOpnds)
1323           ICmp2->swapOperands();
1324         return Changed;
1325       }
1326       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1327       Op1Idx = I;
1328       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1329     }
1330
1331     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1332     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1333     if (DifferentOp1) {
1334       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1335                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1336                                        BBEnd->begin());
1337       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1338       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1339       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1340       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1341       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1342       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1343     }
1344     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1345     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1346
1347     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1348     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1349     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1350     // instruction in the basic block down.
1351     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1352     // Sink the instruction.
1353     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1354     if (!OldPN->use_empty())
1355       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1356     OldPN->eraseFromParent();
1357
1358     if (!I2->use_empty())
1359       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1360     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1361     // TODO: Use combineMetadata here to preserve what metadata we can
1362     // (analogous to the hoisting case above).
1363     I2->eraseFromParent();
1364
1365     if (UpdateRE1)
1366       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1367     if (UpdateRE2)
1368       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1369     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1370     NumSinkCommons++;
1371     Changed = true;
1372   }
1373   return Changed;
1374 }
1375
1376 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1377 /// conditional block.
1378 ///
1379 /// We are looking for code like the following:
1380 ///   BrBB:
1381 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1382 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1383 ///     ... // function).
1384 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1385 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1386 ///   ThenBB:
1387 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1388 ///     br label EndBB
1389 ///   EndBB:
1390 ///     ...
1391 ///   We are going to transform this into:
1392 ///   BrBB:
1393 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1394 ///     ... //
1395 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1396 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1397 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1398 ///     ...
1399 ///
1400 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1401 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1402 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1403                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1404   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1405   if (!StoreToHoist)
1406     return nullptr;
1407
1408   // Volatile or atomic.
1409   if (!StoreToHoist->isSimple())
1410     return nullptr;
1411
1412   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1413
1414   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1415   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1416   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1417        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1418     Instruction *CurI = &*RI;
1419
1420     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1421     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1422       return nullptr;
1423
1424     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1425     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1426     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1427       // Found the previous store, return its value operand.
1428       return SI->getValueOperand();
1429     else if (SI)
1430       return nullptr; // Unknown store.
1431   }
1432
1433   return nullptr;
1434 }
1435
1436 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1437 ///
1438 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1439 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1440 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1441 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1442 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1443 ///
1444 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1445 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1446 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1447 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1448 ///
1449 ///
1450 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1451 /// \code
1452 ///   BB:
1453 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1454 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1455 ///   ThenBB:
1456 ///     %sub = sub %x, %y
1457 ///     br label BB2
1458 ///   EndBB:
1459 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1460 ///     ...
1461 /// \endcode
1462 ///
1463 /// Into this IR:
1464 /// \code
1465 ///   BB:
1466 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1467 ///     %sub = sub %x, %y
1468 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1469 ///     ...
1470 /// \endcode
1471 ///
1472 /// \returns true if the conditional block is removed.
1473 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1474                                    const DataLayout *DL) {
1475   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1476   Value *BrCond = BI->getCondition();
1477   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1478     return false;
1479
1480   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1481   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1482
1483   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1484   // to swap the select operands later.
1485   bool Invert = false;
1486   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1487     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1488     Invert = true;
1489   }
1490   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1491
1492   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1493   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1494   // - They are defined in BB, and
1495   // - They have no side effects, and
1496   // - All of their uses are in CondBB.
1497   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1498
1499   unsigned SpeculationCost = 0;
1500   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1501   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1502   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1503                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1504        BBI != BBE; ++BBI) {
1505     Instruction *I = BBI;
1506     // Skip debug info.
1507     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1508       continue;
1509
1510     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1511     // terminator) for now.
1512     ++SpeculationCost;
1513     if (SpeculationCost > 1)
1514       return false;
1515
1516     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1517     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
1518         !(HoistCondStores &&
1519           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1520                                                          EndBB))))
1521       return false;
1522     if (!SpeculatedStoreValue &&
1523         ComputeSpeculationCost(I, DL) > PHINodeFoldingThreshold)
1524       return false;
1525
1526     // Store the store speculation candidate.
1527     if (SpeculatedStoreValue)
1528       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1529
1530     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1531     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1532     // being sunk into the use block.
1533     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1534          i != e; ++i) {
1535       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1536       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1537           OpI->mayHaveSideEffects())
1538         continue; // Not a candidate for sinking.
1539
1540       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1541     }
1542   }
1543
1544   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1545   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1546   // and so iteration order isn't significant.
1547   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1548            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1549        I != E; ++I)
1550     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1551       ++SpeculationCost;
1552       if (SpeculationCost > 1)
1553         return false;
1554     }
1555
1556   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1557   bool HaveRewritablePHIs = false;
1558   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1559        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1560     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1561     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1562
1563     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1564     // Skip PHIs which are trivial.
1565     if (ThenV == OrigV)
1566       continue;
1567
1568     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1569     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1570         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1571       return false;
1572
1573     HaveRewritablePHIs = true;
1574     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1575     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1576     if (!OrigCE && !ThenCE)
1577       continue; // Known safe and cheap.
1578
1579     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE, DL)) ||
1580         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE, DL)))
1581       return false;
1582     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, DL) : 0;
1583     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, DL) : 0;
1584     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1585       return false;
1586
1587     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1588     // getting expanded into Instructions.
1589     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1590     // constant expression.
1591     ++SpeculationCost;
1592     if (SpeculationCost > 1)
1593       return false;
1594   }
1595
1596   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1597   // as well.
1598   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1599     return false;
1600
1601   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1602   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1603
1604   // Insert a select of the value of the speculated store.
1605   if (SpeculatedStoreValue) {
1606     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1607     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1608     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1609     if (Invert)
1610       std::swap(TrueV, FalseV);
1611     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1612                                     "." + FalseV->getName());
1613     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1614   }
1615
1616   // Hoist the instructions.
1617   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1618                            std::prev(ThenBB->end()));
1619
1620   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1621   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1622   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1623        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1624     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1625     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1626     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1627     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1628
1629     // Skip PHIs which are trivial.
1630     if (OrigV == ThenV)
1631       continue;
1632
1633     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1634     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1635     // destinations were inverted.
1636     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1637     if (Invert)
1638       std::swap(TrueV, FalseV);
1639     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1640                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1641     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1642     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1643   }
1644
1645   ++NumSpeculations;
1646   return true;
1647 }
1648
1649 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1650 /// attribute.
1651 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1652   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1653     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1654     if (!CI)
1655       continue;
1656     if (CI->cannotDuplicate())
1657       return true;
1658   }
1659   return false;
1660 }
1661
1662 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1663 /// across this block.
1664 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1665   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1666   unsigned Size = 0;
1667
1668   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1669     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1670       continue;
1671     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1672     ++Size;
1673
1674     // We can only support instructions that do not define values that are
1675     // live outside of the current basic block.
1676     for (User *U : BBI->users()) {
1677       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1678       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1679     }
1680
1681     // Looks ok, continue checking.
1682   }
1683
1684   return true;
1685 }
1686
1687 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1688 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1689 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1690 /// ultimate destination.
1691 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1692   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1693   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1694   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1695   // outside of the block.
1696   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1697     return false;
1698
1699   // Degenerate case of a single entry PHI.
1700   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1701     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1702     return true;
1703   }
1704
1705   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1706   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1707
1708   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1709
1710   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1711   // constants.
1712   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1713     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1714     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1715
1716     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1717     // branch to RealDest.
1718     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1719     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1720
1721     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1722     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1723     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1724
1725     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1726     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1727     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1728     // the edge we are about to create.
1729     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1730                                             RealDest->getName()+".critedge",
1731                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1732     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1733
1734     // Update PHI nodes.
1735     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1736
1737     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1738     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1739     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1740     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1741     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1742     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1743       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1744         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1745         continue;
1746       }
1747       // Clone the instruction.
1748       Instruction *N = BBI->clone();
1749       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1750
1751       // Update operands due to translation.
1752       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1753            i != e; ++i) {
1754         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1755         if (PI != TranslateMap.end())
1756           *i = PI->second;
1757       }
1758
1759       // Check for trivial simplification.
1760       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1761         TranslateMap[BBI] = V;
1762         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1763       } else {
1764         // Insert the new instruction into its new home.
1765         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1766         if (!BBI->use_empty())
1767           TranslateMap[BBI] = N;
1768       }
1769     }
1770
1771     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1772     // to EdgeBB instead.
1773     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1774     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1775       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1776         BB->removePredecessor(PredBB);
1777         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1778       }
1779
1780     // Recurse, simplifying any other constants.
1781     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1782   }
1783
1784   return false;
1785 }
1786
1787 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1788 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1789 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *DL) {
1790   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1791   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1792   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1793   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1794   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1795   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1796   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1797   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1798   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1799   if (!IfCond ||
1800       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1801       isa<ConstantInt>(IfCond))
1802     return false;
1803
1804   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1805   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1806   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1807   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1808   // fewer PHI nodes in this block.
1809   unsigned NumPhis = 0;
1810   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1811     if (NumPhis > 2)
1812       return false;
1813
1814   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1815   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1816   // that need to be moved to the dominating block.
1817   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1818   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1819            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1820
1821   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1822     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1823     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1824       PN->replaceAllUsesWith(V);
1825       PN->eraseFromParent();
1826       continue;
1827     }
1828
1829     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1830                              MaxCostVal0, DL) ||
1831         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1832                              MaxCostVal1, DL))
1833       return false;
1834   }
1835
1836   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1837   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1838   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1839   if (!PN) return true;
1840
1841   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1842   // often be turned into switches and other things.
1843   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1844       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1845        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1846        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1847     return false;
1848
1849   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1850   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1851   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1852   // worth promoting to select instructions.
1853   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1854   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1855   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1856   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1857     IfBlock1 = nullptr;
1858   } else {
1859     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1860     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1861       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1862         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1863         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1864         // flow, so the xform is not worth it.
1865         return false;
1866       }
1867   }
1868
1869   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1870     IfBlock2 = nullptr;
1871   } else {
1872     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1873     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1874       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1875         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1876         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1877         // flow, so the xform is not worth it.
1878         return false;
1879       }
1880   }
1881
1882   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1883                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1884
1885   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1886   // do all of the PHI's now.
1887   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1888   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1889
1890   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1891   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1892   if (IfBlock1)
1893     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1894                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1895                                    IfBlock1->getTerminator());
1896   if (IfBlock2)
1897     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1898                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1899                                    IfBlock2->getTerminator());
1900
1901   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1902     // Change the PHI node into a select instruction.
1903     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1904     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1905
1906     SelectInst *NV =
1907       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1908     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1909     NV->takeName(PN);
1910     PN->eraseFromParent();
1911   }
1912
1913   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1914   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1915   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1916   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1917   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1918   Builder.CreateBr(BB);
1919   OldTI->eraseFromParent();
1920   return true;
1921 }
1922
1923 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1924 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1925 /// introducing a select if the return values disagree.
1926 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1927                                            IRBuilder<> &Builder) {
1928   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1929   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1930   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1931   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1932   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1933
1934   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1935   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1936   // computation on one path or the other.
1937   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1938     return false;
1939   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1940     return false;
1941
1942   Builder.SetInsertPoint(BI);
1943   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1944   // there is no return value for this function, just change the
1945   // branch into a return.
1946   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1947     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1948     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1949     Builder.CreateRetVoid();
1950     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1951     return true;
1952   }
1953
1954   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1955   // so we can insert a new select instruction.
1956   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1957   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1958
1959   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1960   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1961     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1962       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1963   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1964     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1965       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1966
1967   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1968   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1969   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1970   // constant expression that prevents this transformation from being
1971   // safe.
1972   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1973     if (TCV->canTrap())
1974       return false;
1975   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1976     if (FCV->canTrap())
1977       return false;
1978
1979   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1980   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1981   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1982   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1983
1984   // Insert select instructions where needed.
1985   Value *BrCond = BI->getCondition();
1986   if (TrueValue) {
1987     // Insert a select if the results differ.
1988     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1989     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1990       TrueValue = FalseValue;
1991     } else {
1992       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1993                                        FalseValue, "retval");
1994     }
1995   }
1996
1997   Value *RI = !TrueValue ?
1998     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1999
2000   (void) RI;
2001
2002   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
2003                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
2004                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
2005
2006   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2007
2008   return true;
2009 }
2010
2011 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
2012 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
2013 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
2014 /// found.
2015 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
2016                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
2017   assert(BI->isConditional() &&
2018          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
2019   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
2020   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
2021   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
2022   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
2023   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
2024   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
2025   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
2026   return true;
2027 }
2028
2029 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
2030 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2031 ///
2032 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2033   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2034     return false;
2035   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
2036     Instruction *PBI = &*I;
2037     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2038     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2039       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2040       Inst->eraseFromParent();
2041       return true;
2042     }
2043   }
2044   return false;
2045 }
2046
2047 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
2048 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
2049 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2050 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2051                                   unsigned BonusInstThreshold) {
2052   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2053
2054   Instruction *Cond = nullptr;
2055   if (BI->isConditional())
2056     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2057   else {
2058     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2059     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2060     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2061     // predecessor.
2062     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2063       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2064         if (PBI->isConditional() &&
2065             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2066              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2067           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2068                I != E; ) {
2069             Instruction *Curr = I++;
2070             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2071               Cond = Curr;
2072               break;
2073             }
2074             // Quit if we can't remove this instruction.
2075             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2076               return false;
2077           }
2078         }
2079
2080     if (!Cond)
2081       return false;
2082   }
2083
2084   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2085       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2086   return false;
2087
2088   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2089   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2090
2091   // Ignore dbg intrinsics.
2092   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2093
2094   if (&*CondIt != BI)
2095     return false;
2096
2097   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2098   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2099   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2100   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2101   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2102   unsigned NumBonusInsts = 0;
2103   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2104     // Ignore dbg intrinsics.
2105     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2106       continue;
2107     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
2108       return false;
2109     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2110     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2111     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2112       return false;
2113     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2114     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2115     // and Cond.
2116     ++NumBonusInsts;
2117     // Early exits once we reach the limit.
2118     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2119       return false;
2120   }
2121
2122   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2123   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2124   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2125     if (CE->canTrap())
2126       return false;
2127   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2128     if (CE->canTrap())
2129       return false;
2130
2131   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2132   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2133   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2134   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2135     return false;
2136
2137   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2138     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2139     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2140
2141     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2142     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2143     // blocks.
2144     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2145     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2146         (BI->isConditional() &&
2147          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2148         (!BI->isConditional() &&
2149          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2150       continue;
2151
2152     // Determine if the two branches share a common destination.
2153     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2154     bool InvertPredCond = false;
2155
2156     if (BI->isConditional()) {
2157       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2158         Opc = Instruction::Or;
2159       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2160         Opc = Instruction::And;
2161       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2162         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2163       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2164         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2165       else
2166         continue;
2167     } else {
2168       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2169         continue;
2170     }
2171
2172     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2173     IRBuilder<> Builder(PBI);
2174
2175     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2176     if (InvertPredCond) {
2177       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2178
2179       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2180         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2181         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2182       } else {
2183         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2184                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2185       }
2186
2187       PBI->setCondition(NewCond);
2188       PBI->swapSuccessors();
2189     }
2190
2191     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2192     // Note that there may be mutliple predecessor blocks, so we cannot move
2193     // bonus instructions to a predecessor block.
2194     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2195     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2196     // every instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2197     // instructions.
2198     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2199       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2200         continue;
2201       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2202       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2203                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2204       VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
2205
2206       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2207       // its potential value. The previous information might have been valid
2208       // only given the branch precondition.
2209       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2210       // semantics we don't understand.
2211       NewBonusInst->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
2212
2213       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
2214       NewBonusInst->takeName(BonusInst);
2215       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2216     }
2217
2218     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2219     // two conditions together.
2220     Instruction *New = Cond->clone();
2221     RemapInstruction(New, VMap,
2222                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2223     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2224     New->takeName(Cond);
2225     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2226
2227     if (BI->isConditional()) {
2228       Instruction *NewCond =
2229         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2230                                             New, "or.cond"));
2231       PBI->setCondition(NewCond);
2232
2233       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2234       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2235                                                   PredFalseWeight);
2236       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2237                                                   SuccFalseWeight);
2238       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2239
2240       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2241         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2242           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2243           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2244           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2245           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2246           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2247           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2248           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2249           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2250           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2251                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2252         }
2253         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2254         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2255       }
2256       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2257         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2258           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2259           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2260           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2261           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2262           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2263               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2264           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2265           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2266         }
2267         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2268         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2269       }
2270       if (NewWeights.size() == 2) {
2271         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2272         FitWeights(NewWeights);
2273
2274         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2275         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2276                          MDBuilder(BI->getContext()).
2277                          createBranchWeights(MDWeights));
2278       } else
2279         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2280     } else {
2281       // Update PHI nodes in the common successors.
2282       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2283         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2284           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2285         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2286         Instruction *MergedCond = nullptr;
2287         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2288           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2289           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2290           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2291           Instruction *NotCond =
2292             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2293                                 "not.cond"));
2294           MergedCond =
2295             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2296                                 NotCond, New,
2297                                 "and.cond"));
2298           if (PBI_C->isOne())
2299             MergedCond =
2300               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2301                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2302                                   "or.cond"));
2303         } else {
2304           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2305           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2306           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2307           MergedCond =
2308             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2309                                 PBI->getCondition(), New,
2310                                 "and.cond"));
2311           if (PBI_C->isOne()) {
2312             Instruction *NotCond =
2313               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2314                                   "not.cond"));
2315             MergedCond =
2316               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2317                                   NotCond, MergedCond,
2318                                   "or.cond"));
2319           }
2320         }
2321         // Update PHI Node.
2322         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2323                                   MergedCond);
2324       }
2325       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2326       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2327       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2328       PBI = New_PBI;
2329     }
2330
2331     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2332     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2333
2334     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2335     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2336       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2337         I->clone()->insertBefore(PBI);
2338
2339     return true;
2340   }
2341   return false;
2342 }
2343
2344 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2345 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2346 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2347 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2348 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2349   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2350   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2351
2352   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2353   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2354   // this conditional branch redundant.
2355   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2356       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2357     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2358     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2359     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2360       // Turn this into a branch on constant.
2361       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2362       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2363                                         CondIsTrue));
2364       return true;  // Nuke the branch on constant.
2365     }
2366
2367     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2368     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2369     // simplifycfg will thread the block.
2370     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2371       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2372       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2373                                        std::distance(PB, PE),
2374                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2375                                        BB->begin());
2376       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2377       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2378       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2379       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2380         BasicBlock *P = *PI;
2381         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2382             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2383             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2384             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2385           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2386           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2387                                               CondIsTrue), P);
2388         } else {
2389           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2390         }
2391       }
2392
2393       BI->setCondition(NewPN);
2394       return true;
2395     }
2396   }
2397
2398   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2399   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2400   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2401   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2402   // Ignore dbg intrinsics.
2403   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2404     ++BBI;
2405   if (&*BBI != BI)
2406     return false;
2407
2408
2409   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2410     if (CE->canTrap())
2411       return false;
2412
2413   int PBIOp, BIOp;
2414   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2415     PBIOp = BIOp = 0;
2416   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2417     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2418   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2419     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2420   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2421     PBIOp = BIOp = 1;
2422   else
2423     return false;
2424
2425   // Check to make sure that the other destination of this branch
2426   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2427   // keep getting unwound.
2428   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2429     return false;
2430
2431   // Do not perform this transformation if it would require
2432   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2433   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2434
2435   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2436   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2437   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2438
2439   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2440   unsigned NumPhis = 0;
2441   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2442        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2443     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2444       return false;
2445
2446     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2447     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2448     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2449       if (CE->canTrap())
2450         return false;
2451
2452     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2453     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2454     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2455       if (CE->canTrap())
2456         return false;
2457   }
2458
2459   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2460   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2461
2462   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2463                << "AND: " << *BI->getParent());
2464
2465
2466   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2467   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2468   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2469   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2470   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2471   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2472   // infinite loop with no cond branch.
2473   if (OtherDest == BB) {
2474     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2475     // or it won't matter if it's hot. :)
2476     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2477                                                   "infloop", BB->getParent());
2478     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2479     OtherDest = InfLoopBlock;
2480   }
2481
2482   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2483
2484   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2485   // it alone, but modify PBI.
2486
2487   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2488   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2489   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2490   if (PBIOp)
2491     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2492
2493   Value *BICond = BI->getCondition();
2494   if (BIOp)
2495     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2496
2497   // Merge the conditions.
2498   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2499
2500   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2501   PBI->setCondition(Cond);
2502   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2503   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2504
2505   // Update branch weight for PBI.
2506   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2507   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2508                                               PredFalseWeight);
2509   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2510                                               SuccFalseWeight);
2511   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2512     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2513     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2514     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2515     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2516     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2517     //                                    PredOther * SuccCommon.
2518     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2519     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2520     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2521                          PredOther * SuccCommon);
2522     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2523     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2524     FitWeights(NewWeights);
2525
2526     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2527     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2528                      MDBuilder(BI->getContext()).
2529                      createBranchWeights(MDWeights));
2530   }
2531
2532   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2533   // block that are identical to the entries for BI's block.
2534   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2535
2536   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2537   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2538   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2539   // them agree.
2540   PHINode *PN;
2541   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2542        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2543     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2544     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2545     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2546     if (BIV != PBIV) {
2547       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2548       Value *NV = cast<SelectInst>
2549         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2550       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2551     }
2552   }
2553
2554   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2555   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2556
2557   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2558   // one fewer predecessor.
2559   return true;
2560 }
2561
2562 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2563 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2564 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2565 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2566 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2567 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2568                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2569                                        uint32_t TrueWeight,
2570                                        uint32_t FalseWeight){
2571   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2572   // First, figure out which successors to preserve.
2573   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2574   // successor.
2575   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2576   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2577
2578   // Then remove the rest.
2579   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2580     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2581     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2582     if (Succ == KeepEdge1)
2583       KeepEdge1 = nullptr;
2584     else if (Succ == KeepEdge2)
2585       KeepEdge2 = nullptr;
2586     else
2587       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2588   }
2589
2590   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2591   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2592
2593   // Insert an appropriate new terminator.
2594   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2595     if (TrueBB == FalseBB)
2596       // We were only looking for one successor, and it was present.
2597       // Create an unconditional branch to it.
2598       Builder.CreateBr(TrueBB);
2599     else {
2600       // We found both of the successors we were looking for.
2601       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2602       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2603       if (TrueWeight != FalseWeight)
2604         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2605                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2606                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2607     }
2608   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2609     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2610     // terminator must be unreachable.
2611     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2612   } else {
2613     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2614     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2615     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2616     if (!KeepEdge1)
2617       // Only TrueBB was found.
2618       Builder.CreateBr(TrueBB);
2619     else
2620       // Only FalseBB was found.
2621       Builder.CreateBr(FalseBB);
2622   }
2623
2624   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2625   return true;
2626 }
2627
2628 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2629 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2630 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2631 // unconditional otherwise.
2632 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2633   // Check for constant integer values in the select.
2634   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2635   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2636   if (!TrueVal || !FalseVal)
2637     return false;
2638
2639   // Find the relevant condition and destinations.
2640   Value *Condition = Select->getCondition();
2641   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2642   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2643
2644   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2645   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2646   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2647   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2648   if (HasWeights) {
2649     GetBranchWeights(SI, Weights);
2650     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2651       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2652                                      getSuccessorIndex()];
2653       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2654                                       getSuccessorIndex()];
2655     }
2656   }
2657
2658   // Perform the actual simplification.
2659   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2660                                     TrueWeight, FalseWeight);
2661 }
2662
2663 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2664 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2665 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2666 // with
2667 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2668 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2669   // Check that both operands of the select are block addresses.
2670   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2671   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2672   if (!TBA || !FBA)
2673     return false;
2674
2675   // Extract the actual blocks.
2676   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2677   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2678
2679   // Perform the actual simplification.
2680   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2681                                     0, 0);
2682 }
2683
2684 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2685 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2686 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2687 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2688 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2689 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2690 /// like:
2691 ///
2692 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2693 /// DEFAULT:
2694 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2695 ///   br label %end
2696 /// end:
2697 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2698 ///
2699 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2700 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2701 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2702     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2703     unsigned BonusInstThreshold, const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
2704   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2705
2706   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2707   // complex.
2708   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2709
2710   Value *V = ICI->getOperand(0);
2711   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2712
2713   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2714   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2715   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2716   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2717   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2718
2719   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2720   if (SI->getCondition() != V)
2721     return false;
2722
2723   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2724   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2725   // away.
2726   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2727     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2728     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2729     ICI->setOperand(0, VVal);
2730
2731     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2732       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2733       ICI->eraseFromParent();
2734     }
2735     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2736     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2737   }
2738
2739   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2740   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2741   // and zap it.
2742   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2743     Value *V;
2744     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2745       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2746     else
2747       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2748
2749     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2750     ICI->eraseFromParent();
2751     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2752     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2753   }
2754
2755   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2756   // the block.
2757   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2758   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2759   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2760       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2761     return false;
2762
2763   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2764   // true in the PHI.
2765   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2766   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2767
2768   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2769     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2770
2771   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2772   // false depending on if it is EQ or NE.
2773   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2774   ICI->eraseFromParent();
2775
2776   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2777   // the switch to the merge point on the compared value.
2778   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2779                                          BB->getParent(), BB);
2780   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2781   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2782   if (HasWeights) {
2783     GetBranchWeights(SI, Weights);
2784     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2785       // Split weight for default case to case for "Cst".
2786       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2787       Weights.push_back(Weights[0]);
2788
2789       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2790       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2791                       MDBuilder(SI->getContext()).
2792                       createBranchWeights(MDWeights));
2793     }
2794   }
2795   SI->addCase(Cst, NewBB);
2796
2797   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2798   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2799   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2800   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2801   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2802   return true;
2803 }
2804
2805 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2806 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2807 /// fold it into a switch instruction if so.
2808 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2809                                       IRBuilder<> &Builder) {
2810   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2811   if (!Cond) return false;
2812
2813
2814   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2815   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2816   // 'setne's and'ed together, collect them.
2817   Value *CompVal = nullptr;
2818   SmallVector<ConstantInt*, 8> Values;
2819   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
2820   Value *ExtraCase = nullptr;
2821   unsigned UsedICmps = 0;
2822
2823   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
2824   CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, UsedICmps);
2825
2826   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2827   if (!CompVal) return false;
2828
2829   // Avoid turning single icmps into a switch.
2830   if (UsedICmps <= 1)
2831     return false;
2832
2833   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2834   // instruction can't handle, remove them now.
2835   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2836   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2837
2838   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2839   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2840   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2841
2842   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2843   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2844
2845   // Figure out which block is which destination.
2846   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2847   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2848   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2849
2850   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2851
2852   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2853                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2854
2855   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2856   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2857   // right before the condbr to handle it.
2858   if (ExtraCase) {
2859     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2860     // Remove the uncond branch added to the old block.
2861     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2862     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2863
2864     if (TrueWhenEqual)
2865       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2866     else
2867       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2868
2869     OldTI->eraseFromParent();
2870
2871     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2872     // for the edge we just added.
2873     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2874
2875     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2876           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2877     BB = NewBB;
2878   }
2879
2880   Builder.SetInsertPoint(BI);
2881   // Convert pointer to int before we switch.
2882   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2883     assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2884     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2885                                      DL->getIntPtrType(CompVal->getType()),
2886                                      "magicptr");
2887   }
2888
2889   // Create the new switch instruction now.
2890   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2891
2892   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2893   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2894     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2895
2896   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2897   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2898   // the number of edges added.
2899   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2900        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2901     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2902     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2903     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2904       PN->addIncoming(InVal, BB);
2905   }
2906
2907   // Erase the old branch instruction.
2908   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2909
2910   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2911   return true;
2912 }
2913
2914 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2915   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2916   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2917   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2918   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2919   if (RI->getValue() != LPInst)
2920     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2921     // caused control to branch here.
2922     return false;
2923
2924   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2925   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2926   while (++I != E)
2927     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2928       return false;
2929
2930   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2931   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2932   bool Changed = false;
2933   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2934     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2935
2936     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2937       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2938       // the table.
2939       InvokeRequiresTableEntry = true;
2940       continue;
2941     }
2942
2943     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2944
2945     // Insert a call instruction before the invoke.
2946     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2947     Call->takeName(II);
2948     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2949     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2950     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2951
2952     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2953     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2954     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2955     // updated.
2956     II->replaceAllUsesWith(Call);
2957     BB->removePredecessor(II->getParent());
2958
2959     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2960     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2961
2962     // Finally, delete the invoke instruction!
2963     II->eraseFromParent();
2964     Changed = true;
2965   }
2966
2967   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2968     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2969     BB->eraseFromParent();
2970
2971   return Changed;
2972 }
2973
2974 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2975   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2976   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2977
2978   // Find predecessors that end with branches.
2979   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2980   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2981   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2982     BasicBlock *P = *PI;
2983     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2984     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2985       if (BI->isUnconditional())
2986         UncondBranchPreds.push_back(P);
2987       else
2988         CondBranchPreds.push_back(BI);
2989     }
2990   }
2991
2992   // If we found some, do the transformation!
2993   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2994     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2995       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2996       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2997             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2998       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2999     }
3000
3001     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
3002     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
3003       // We know there are no successors, so just nuke the block.
3004       BB->eraseFromParent();
3005
3006     return true;
3007   }
3008
3009   // Check out all of the conditional branches going to this return
3010   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
3011   // branch itself into a select/return pair.
3012   while (!CondBranchPreds.empty()) {
3013     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
3014
3015     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
3016     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
3017         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
3018         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
3019       return true;
3020   }
3021   return false;
3022 }
3023
3024 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
3025   BasicBlock *BB = UI->getParent();
3026
3027   bool Changed = false;
3028
3029   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
3030   // be removed, do so.
3031   while (UI != BB->begin()) {
3032     BasicBlock::iterator BBI = UI;
3033     --BBI;
3034     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
3035     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
3036     // operations may have this effect.
3037     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
3038
3039     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
3040       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
3041         if (SI->isVolatile())
3042           break;
3043       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3044         if (LI->isVolatile())
3045           break;
3046       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3047         if (RMWI->isVolatile())
3048           break;
3049       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3050         if (CXI->isVolatile())
3051           break;
3052       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3053                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3054         break;
3055       }
3056       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3057       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3058       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3059       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3060     }
3061
3062     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3063     if (!BBI->use_empty())
3064       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3065     BBI->eraseFromParent();
3066     Changed = true;
3067   }
3068
3069   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3070   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3071   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3072
3073   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3074   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3075     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3076     IRBuilder<> Builder(TI);
3077     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3078       if (BI->isUnconditional()) {
3079         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3080           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3081           TI->eraseFromParent();
3082           Changed = true;
3083         }
3084       } else {
3085         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3086           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3087           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3088         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3089           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3090           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3091           Changed = true;
3092         }
3093       }
3094     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3095       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3096            i != e; ++i)
3097         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3098           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3099           SI->removeCase(i);
3100           --i; --e;
3101           Changed = true;
3102         }
3103       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3104       // destination and make it the default.
3105       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3106         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3107         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3108              i != e; ++i) {
3109           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3110               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3111           if (entry.first == 0) {
3112             entry.first = 1;
3113             entry.second = i.getCaseIndex();
3114           } else {
3115             entry.first++;
3116           }
3117         }
3118
3119         // Find the most popular block.
3120         unsigned MaxPop = 0;
3121         unsigned MaxIndex = 0;
3122         BasicBlock *MaxBlock = nullptr;
3123         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3124              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3125           if (I->second.first > MaxPop ||
3126               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3127             MaxPop = I->second.first;
3128             MaxIndex = I->second.second;
3129             MaxBlock = I->first;
3130           }
3131         }
3132         if (MaxBlock) {
3133           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3134           // edges to it.
3135           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3136           Changed = true;
3137
3138           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3139           // it.
3140           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3141             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3142               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3143
3144           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3145                i != e; ++i)
3146             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3147               SI->removeCase(i);
3148               --i; --e;
3149             }
3150         }
3151       }
3152     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3153       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3154         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3155         // place to note that the call does not throw though.
3156         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3157         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3158
3159         // Insert the call now...
3160         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3161         Builder.SetInsertPoint(BI);
3162         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3163                                           Args, II->getName());
3164         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3165         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3166         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3167         II->replaceAllUsesWith(CI);
3168         delete II;
3169         Changed = true;
3170       }
3171     }
3172   }
3173
3174   // If this block is now dead, remove it.
3175   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3176       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3177     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3178     BB->eraseFromParent();
3179     return true;
3180   }
3181
3182   return Changed;
3183 }
3184
3185 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3186 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3187 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3188   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3189
3190   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3191   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3192   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3193   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3194   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3195   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3196     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3197       return false;
3198     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3199   }
3200   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3201
3202   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3203   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3204   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3205     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3206       return false;
3207   }
3208
3209   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3210   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3211
3212   Value *Sub = SI->getCondition();
3213   if (!Offset->isNullValue())
3214     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3215   Value *Cmp;
3216   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3217   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3218     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3219   else
3220     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3221   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3222       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3223
3224   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3225   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3226   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3227   if (HasWeights) {
3228     GetBranchWeights(SI, Weights);
3229     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3230       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3231       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3232       // bits.
3233       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3234       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3235         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3236       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3237                          MDBuilder(SI->getContext()).
3238                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3239                                              (uint32_t)Weights[0]));
3240     }
3241   }
3242
3243   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3244   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3245        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3246     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3247       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3248   }
3249   SI->eraseFromParent();
3250
3251   return true;
3252 }
3253
3254 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3255 /// and use it to remove dead cases.
3256 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, const DataLayout *DL,
3257                                      AssumptionTracker *AT) {
3258   Value *Cond = SI->getCondition();
3259   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3260   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3261   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AT, SI);
3262
3263   // Gather dead cases.
3264   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3265   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3266     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3267         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3268       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3269       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3270                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3271     }
3272   }
3273
3274   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3275   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3276   if (HasWeight) {
3277     GetBranchWeights(SI, Weights);
3278     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3279   }
3280
3281   // Remove dead cases from the switch.
3282   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3283     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3284     assert(Case != SI->case_default() &&
3285            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3286     if (HasWeight) {
3287       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3288       Weights.pop_back();
3289     }
3290
3291     // Prune unused values from PHI nodes.
3292     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3293     SI->removeCase(Case);
3294   }
3295   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3296     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3297     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3298                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3299                     createBranchWeights(MDWeights));
3300   }
3301
3302   return !DeadCases.empty();
3303 }
3304
3305 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3306 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3307 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3308 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3309 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3310 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3311                                               BasicBlock *BB,
3312                                               int *PhiIndex) {
3313   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3314     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3315   if (!BB->getSinglePredecessor())
3316     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3317
3318   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3319   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3320     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3321
3322   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3323
3324   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3325   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3326     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3327     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3328
3329     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3330     if (InValue != CaseValue) continue;
3331
3332     *PhiIndex = Idx;
3333     return PHI;
3334   }
3335
3336   return nullptr;
3337 }
3338
3339 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3340 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3341 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3342 /// Returns true if a change is made.
3343 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3344   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3345   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3346
3347   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3348     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3349     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3350
3351     int PhiIndex;
3352     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3353                                                  &PhiIndex);
3354     if (!PHI) continue;
3355
3356     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3357   }
3358
3359   bool Changed = false;
3360
3361   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3362        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3363     PHINode *Phi = I->first;
3364     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3365
3366     if (Indexes.size() < 2) continue;
3367
3368     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3369       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3370     Changed = true;
3371   }
3372
3373   return Changed;
3374 }
3375
3376 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3377 /// initializing an array of constants like C.
3378 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3379   if (C->isThreadDependent())
3380     return false;
3381   if (C->isDLLImportDependent())
3382     return false;
3383
3384   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3385     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3386
3387   return isa<ConstantFP>(C) ||
3388       isa<ConstantInt>(C) ||
3389       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3390       isa<GlobalValue>(C) ||
3391       isa<UndefValue>(C);
3392 }
3393
3394 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3395 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3396 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3397                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3398   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3399     return C;
3400   return ConstantPool.lookup(V);
3401 }
3402
3403 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3404 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3405 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3406 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3407 static Constant *
3408 ConstantFold(Instruction *I,
3409              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool,
3410              const DataLayout *DL) {
3411   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3412     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3413     if (!A)
3414       return nullptr;
3415     if (A->isAllOnesValue())
3416       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3417     if (A->isNullValue())
3418       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3419     return nullptr;
3420   }
3421
3422   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3423   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3424     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3425       COps.push_back(A);
3426     else
3427       return nullptr;
3428   }
3429
3430   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I))
3431     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3432                                            COps[1], DL);
3433
3434   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3435 }
3436
3437 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3438 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3439 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3440 /// case), of a switch instruction SI.
3441 static bool
3442 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3443                ConstantInt *CaseVal,
3444                BasicBlock *CaseDest,
3445                BasicBlock **CommonDest,
3446                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *> > &Res,
3447                const DataLayout *DL) {
3448   // The block from which we enter the common destination.
3449   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3450
3451   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3452   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3453   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3454   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3455   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3456        ++I) {
3457     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3458       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3459       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3460         return false;
3461       Pred = CaseDest;
3462       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3463     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3464       // Skip debug intrinsic.
3465       continue;
3466     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool, DL)) {
3467       // Instruction is side-effect free and constant.
3468       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3469     } else {
3470       break;
3471     }
3472   }
3473
3474   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3475   if (!*CommonDest)
3476     *CommonDest = CaseDest;
3477   // If the destination isn't the common one, abort.
3478   if (CaseDest != *CommonDest)
3479     return false;
3480
3481   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3482   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3483   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3484     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3485     if (Idx == -1)
3486       continue;
3487
3488     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3489                                         ConstantPool);
3490     if (!ConstVal)
3491       return false;
3492
3493     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3494     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3495     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3496     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3497     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3498
3499     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3500     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3501       return false;
3502
3503     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3504   }
3505
3506   return Res.size() > 0;
3507 }
3508
3509 // MapCaseToResult - Helper function used to
3510 // add CaseVal to the list of cases that generate Result.
3511 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3512     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3513     Constant *Result) {
3514   for (auto &I : UniqueResults) {
3515     if (I.first == Result) {
3516       I.second.push_back(CaseVal);
3517       return;
3518     }
3519   }
3520   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3521         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3522 }
3523
3524 // InitializeUniqueCases - Helper function that initializes a map containing
3525 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3526 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3527 // there is not a common destination block for the switch.
3528 static bool InitializeUniqueCases(
3529     SwitchInst *SI, const DataLayout *DL, PHINode *&PHI,
3530     BasicBlock *&CommonDest,
3531     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3532     Constant *&DefaultResult) {
3533   for (auto &I : SI->cases()) {
3534     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3535
3536     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3537     SwitchCaseResultsTy Results;
3538     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3539                         DL))
3540       return false;
3541
3542     // Only one value per case is permitted
3543     if (Results.size() > 1)
3544       return false;
3545     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3546
3547     // Check the PHI consistency.
3548     if (!PHI)
3549       PHI = Results[0].first;
3550     else if (PHI != Results[0].first)
3551       return false;
3552   }
3553   // Find the default result value.
3554   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3555   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3556   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3557                  DL);
3558   // If the default value is not found abort unless the default destination
3559   // is unreachable.
3560   DefaultResult =
3561       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3562   if ((!DefaultResult &&
3563         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3564     return false;
3565
3566   return true;
3567 }
3568
3569 // ConvertTwoCaseSwitch - Helper function that checks if it is possible to
3570 // transform a switch with only two cases (or two cases + default)
3571 // that produces a result into a value select.
3572 // Example:
3573 // switch (a) {
3574 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3575 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3576 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3577 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3578 //   default:
3579 //     return 4;
3580 // }
3581 static Value *
3582 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3583                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3584                      IRBuilder<> &Builder) {
3585   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3586       "We should have exactly two unique results at this point");
3587   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3588   // select or a two-way select if default is possible.
3589   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3590       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3591     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3592     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3593
3594     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3595     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3596     if (DefaultCanTrigger) {
3597       Value *const ValueCompare =
3598           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3599       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3600                                          DefaultResult, "switch.select");
3601     }
3602     Value *const ValueCompare =
3603         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3604     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3605                                 "switch.select");
3606   }
3607
3608   return nullptr;
3609 }
3610
3611 // RemoveSwitchAfterSelectConversion - Helper function to cleanup a switch
3612 // instruction that has been converted into a select, fixing up PHI nodes and
3613 // basic blocks.
3614 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3615                                               Value *SelectValue,
3616                                               IRBuilder<> &Builder) {
3617   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3618   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3619     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3620   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3621
3622   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3623
3624   // Remove the switch.
3625   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3626     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3627
3628     if (Succ == PHI->getParent())
3629       continue;
3630     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3631   }
3632   SI->eraseFromParent();
3633 }
3634
3635 /// SwitchToSelect - If the switch is only used to initialize one or more
3636 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3637 /// constant values, replace the switch with select.
3638 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3639                            const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
3640   Value *const Cond = SI->getCondition();
3641   PHINode *PHI = nullptr;
3642   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3643   Constant *DefaultResult;
3644   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3645   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3646   if (!InitializeUniqueCases(SI, DL, PHI, CommonDest, UniqueResults,
3647                              DefaultResult))
3648     return false;
3649   // Selects choose between maximum two values.
3650   if (UniqueResults.size() != 2)
3651     return false;
3652   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3653
3654   Builder.SetInsertPoint(SI);
3655   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3656       UniqueResults,
3657       DefaultResult, Cond, Builder);
3658   if (SelectValue) {
3659     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3660     return true;
3661   }
3662   // The switch couldn't be converted into a select.
3663   return false;
3664 }
3665
3666 namespace {
3667   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3668   /// to replace a switch.
3669   class SwitchLookupTable {
3670   public:
3671     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3672     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3673     /// table.
3674     SwitchLookupTable(Module &M,
3675                       uint64_t TableSize,
3676                       ConstantInt *Offset,
3677              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3678                       Constant *DefaultValue,
3679                       const DataLayout *DL);
3680
3681     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3682     /// the position given by Index in the lookup table.
3683     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3684
3685     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3686     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3687     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3688                                    uint64_t TableSize,
3689                                    const Type *ElementType);
3690
3691   private:
3692     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3693     // different ways.
3694     enum {
3695       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3696       // store that single value and return it for each lookup.
3697       SingleValueKind,
3698
3699       // For tables where there is a linear relationship between table index
3700       // and values. We calculate the result with a simple multiplication
3701       // and addition instead of a table lookup.
3702       LinearMapKind,
3703
3704       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3705       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3706       // shift and mask operations.
3707       BitMapKind,
3708
3709       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3710       // instructions from the table.
3711       ArrayKind
3712     } Kind;
3713
3714     // For SingleValueKind, this is the single value.
3715     Constant *SingleValue;
3716
3717     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3718     ConstantInt *BitMap;
3719     IntegerType *BitMapElementTy;
3720
3721     // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
3722     ConstantInt *LinearOffset;
3723     ConstantInt *LinearMultiplier;
3724
3725     // For ArrayKind, this is the array.
3726     GlobalVariable *Array;
3727   };
3728 }
3729
3730 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3731                                      uint64_t TableSize,
3732                                      ConstantInt *Offset,
3733              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3734                                      Constant *DefaultValue,
3735                                      const DataLayout *DL)
3736     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3737       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
3738   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3739   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3740
3741   // If all values in the table are equal, this is that value.
3742   SingleValue = Values.begin()->second;
3743
3744   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3745
3746   // Build up the table contents.
3747   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3748   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3749     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3750     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3751     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3752
3753     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3754                    .getLimitedValue();
3755     TableContents[Idx] = CaseRes;
3756
3757     if (CaseRes != SingleValue)
3758       SingleValue = nullptr;
3759   }
3760
3761   // Fill in any holes in the table with the default result.
3762   if (Values.size() < TableSize) {
3763     assert(DefaultValue &&
3764            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3765     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3766     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3767       if (!TableContents[I])
3768         TableContents[I] = DefaultValue;
3769     }
3770
3771     if (DefaultValue != SingleValue)
3772       SingleValue = nullptr;
3773   }
3774
3775   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3776   // that single value.
3777   if (SingleValue) {
3778     Kind = SingleValueKind;
3779     return;
3780   }
3781
3782   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
3783   // table index.
3784   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
3785     bool LinearMappingPossible = true;
3786     APInt PrevVal;
3787     APInt DistToPrev;
3788     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
3789     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
3790     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3791       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
3792       if (!ConstVal) {
3793         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
3794         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
3795         LinearMappingPossible = false;
3796         break;
3797       }
3798       APInt Val = ConstVal->getValue();
3799       if (I != 0) {
3800         APInt Dist = Val - PrevVal;
3801         if (I == 1) {
3802           DistToPrev = Dist;
3803         } else if (Dist != DistToPrev) {
3804           LinearMappingPossible = false;
3805           break;
3806         }
3807       }
3808       PrevVal = Val;
3809     }
3810     if (LinearMappingPossible) {
3811       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
3812       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
3813       Kind = LinearMapKind;
3814       ++NumLinearMaps;
3815       return;
3816     }
3817   }
3818
3819   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3820   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3821     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3822     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3823     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3824       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3825       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3826       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3827         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3828         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3829       }
3830     }
3831     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3832     BitMapElementTy = IT;
3833     Kind = BitMapKind;
3834     ++NumBitMaps;
3835     return;
3836   }
3837
3838   // Store the table in an array.
3839   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3840   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3841
3842   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3843                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3844                              Initializer,
3845                              "switch.table");
3846   Array->setUnnamedAddr(true);
3847   Kind = ArrayKind;
3848 }
3849
3850 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3851   switch (Kind) {
3852     case SingleValueKind:
3853       return SingleValue;
3854     case LinearMapKind: {
3855       // Derive the result value from the input value.
3856       Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
3857                                             false, "switch.idx.cast");
3858       if (!LinearMultiplier->isOne())
3859         Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
3860       if (!LinearOffset->isZero())
3861         Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
3862       return Result;
3863     }
3864     case BitMapKind: {
3865       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3866       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3867
3868       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3869       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3870       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3871       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3872
3873       // Multiply the shift amount by the element width.
3874       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3875                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3876                                    "switch.shiftamt");
3877
3878       // Shift down.
3879       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3880                                               "switch.downshift");
3881       // Mask off.
3882       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3883                                  "switch.masked");
3884     }
3885     case ArrayKind: {
3886       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3887       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3888       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3889                                 ->getArrayNumElements();
3890       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3891         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3892                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3893                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3894                                    "switch.tableidx.zext");
3895
3896       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3897       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3898                                              "switch.gep");
3899       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3900     }
3901   }
3902   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3903 }
3904
3905 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3906                                            uint64_t TableSize,
3907                                            const Type *ElementType) {
3908   if (!DL)
3909     return false;
3910   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3911   if (!IT)
3912     return false;
3913   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3914   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3915
3916   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3917   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3918     return false;
3919   return DL->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3920 }
3921
3922 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3923 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3924 /// types of the results.
3925 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3926                                    uint64_t TableSize,
3927                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3928                                    const DataLayout *DL,
3929                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3930   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3931     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3932
3933   bool AllTablesFitInRegister = true;
3934   bool HasIllegalType = false;
3935   for (const auto &I : ResultTypes) {
3936     Type *Ty = I.second;
3937
3938     // Saturate this flag to true.
3939     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3940
3941     // Saturate this flag to false.
3942     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3943       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
3944
3945     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3946     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3947     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3948     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3949       break;
3950   }
3951
3952   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3953   if (AllTablesFitInRegister)
3954     return true;
3955
3956   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3957   if (HasIllegalType)
3958     return false;
3959
3960   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3961   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3962   // FIXME: Find the best cut-off.
3963   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3964 }
3965
3966 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3967 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3968 /// replace the switch with lookup tables.
3969 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3970                                 IRBuilder<> &Builder,
3971                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3972                                 const DataLayout* DL) {
3973   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3974
3975   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3976   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3977     return false;
3978
3979   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3980   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3981
3982   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3983   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3984   // string and lookup indices into that.
3985
3986   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
3987   // faster, so we don't analyze them.
3988   if (SI->getNumCases() < 3)
3989     return false;
3990
3991   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3992   // common destination, as well as the the min and max case values.
3993   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3994   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3995   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3996   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3997
3998   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3999   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
4000   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
4001   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
4002   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
4003   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
4004
4005   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
4006     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
4007     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
4008       MinCaseVal = CaseVal;
4009     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
4010       MaxCaseVal = CaseVal;
4011
4012     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4013     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
4014     ResultsTy Results;
4015     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
4016                         Results, DL))
4017       return false;
4018
4019     // Append the result from this case to the list for each phi.
4020     for (const auto &I : Results) {
4021       PHINode *PHI = I.first;
4022       Constant *Value = I.second;
4023       if (!ResultLists.count(PHI))
4024         PHIs.push_back(PHI);
4025       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
4026     }
4027   }
4028
4029   // Keep track of the result types.
4030   for (PHINode *PHI : PHIs) {
4031     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
4032   }
4033
4034   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
4035   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
4036   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
4037   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
4038
4039   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
4040   // or a bitmask that fits in a register.
4041   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
4042   bool HasDefaultResults = false;
4043   if (TableHasHoles) {
4044     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
4045                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
4046   }
4047
4048   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
4049   if (NeedMask) {
4050     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
4051     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
4052       return false;
4053     if (!(DL && DL->fitsInLegalInteger(TableSize)))
4054       return false;
4055   }
4056
4057   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
4058     PHINode *PHI = I.first;
4059     Constant *Result = I.second;
4060     DefaultResults[PHI] = Result;
4061   }
4062
4063   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
4064     return false;
4065
4066   // Create the BB that does the lookups.
4067   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
4068   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4069                                             "switch.lookup",
4070                                             CommonDest->getParent(),
4071                                             CommonDest);
4072
4073   // Compute the table index value.
4074   Builder.SetInsertPoint(SI);
4075   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
4076                                         "switch.tableidx");
4077
4078   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
4079   // switching upon.
4080   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4081   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
4082   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
4083          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
4084          "representable value of its input integer type's size.");
4085
4086   // If we have a fully covered lookup table, unconditionally branch to the
4087   // lookup table BB. Otherwise, check if the condition value is within the case
4088   // range. If it is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default
4089   // destination.
4090   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
4091   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
4092     Builder.CreateBr(LookupBB);
4093     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
4094     // do not delete PHINodes here.
4095     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
4096                                             true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
4097   } else {
4098     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
4099                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
4100     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4101   }
4102
4103   // Populate the BB that does the lookups.
4104   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4105
4106   if (NeedMask) {
4107     // Before doing the lookup we do the hole check.
4108     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
4109     // and we create a new LookupBB.
4110     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
4111     MaskBB->setName("switch.hole_check");
4112     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4113                                   "switch.lookup",
4114                                   CommonDest->getParent(),
4115                                   CommonDest);
4116
4117     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
4118     // unnecessary illegal types.
4119     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
4120     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
4121     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
4122     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4123     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4124     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4125       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4126                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4127       MaskInt |= One << Idx;
4128     }
4129     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4130
4131     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4132     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4133     // else continue with table lookup.
4134     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4135     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4136                                                  "switch.maskindex");
4137     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4138                                         "switch.shifted");
4139     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4140                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4141                                        "switch.lobit");
4142     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4143
4144     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4145     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4146   }
4147
4148   bool ReturnedEarly = false;
4149   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4150     PHINode *PHI = PHIs[I];
4151
4152     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4153     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4154     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
4155                             DV, DL);
4156
4157     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4158
4159     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4160     // do that right here.
4161     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4162         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4163       Builder.CreateRet(Result);
4164       ReturnedEarly = true;
4165       break;
4166     }
4167
4168     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4169   }
4170
4171   if (!ReturnedEarly)
4172     Builder.CreateBr(CommonDest);
4173
4174   // Remove the switch.
4175   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4176     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4177
4178     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4179       continue;
4180     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4181   }
4182   SI->eraseFromParent();
4183
4184   ++NumLookupTables;
4185   if (NeedMask)
4186     ++NumLookupTablesHoles;
4187   return true;
4188 }
4189
4190 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4191   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4192
4193   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4194     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4195     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4196     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4197       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4198         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4199
4200     Value *Cond = SI->getCondition();
4201     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4202       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4203         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4204
4205     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4206     // away into any preds.
4207     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4208     // Ignore dbg intrinsics.
4209     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4210       ++BBI;
4211     if (SI == &*BBI)
4212       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4213         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4214   }
4215
4216   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4217   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4218     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4219
4220   // Remove unreachable cases.
4221   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, DL, AT))
4222     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4223
4224   if (SwitchToSelect(SI, Builder, DL, AT))
4225     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4226
4227   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4228     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4229
4230   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
4231     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4232
4233   return false;
4234 }
4235
4236 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4237   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4238   bool Changed = false;
4239
4240   // Eliminate redundant destinations.
4241   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4242   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4243     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4244     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
4245       Dest->removePredecessor(BB);
4246       IBI->removeDestination(i);
4247       --i; --e;
4248       Changed = true;
4249     }
4250   }
4251
4252   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4253     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4254     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4255     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4256     return true;
4257   }
4258
4259   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4260     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4261     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4262     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4263     return true;
4264   }
4265
4266   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4267     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4268       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4269   }
4270   return Changed;
4271 }
4272
4273 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4274   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4275
4276   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4277     return true;
4278
4279   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4280   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4281   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4282       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4283     return true;
4284
4285   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4286   // against a constant, try to simplify the block.
4287   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4288     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4289       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4290         ;
4291       if (I->isTerminator() &&
4292           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI,
4293                                                 BonusInstThreshold, DL, AT))
4294         return true;
4295     }
4296
4297   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4298   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4299   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4300   // for PHI nodes in common successor.
4301   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4302     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4303   return false;
4304 }
4305
4306
4307 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4308   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4309
4310   // Conditional branch
4311   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4312     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4313     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4314     // switch.
4315     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4316       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4317         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4318
4319     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4320     // Ignore dbg intrinsics.
4321     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4322     // Ignore dbg intrinsics.
4323     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4324       ++I;
4325     if (&*I == BI) {
4326       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4327         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4328     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4329       ++I;
4330       // Ignore dbg intrinsics.
4331       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4332         ++I;
4333       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4334         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4335     }
4336   }
4337
4338   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4339   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, DL, Builder))
4340     return true;
4341
4342   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4343   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4344   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4345   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4346     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4347
4348   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4349   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4350   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4351   // can hoist it up to the branching block.
4352   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4353     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4354       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
4355         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4356     } else {
4357       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4358       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4359       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4360       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4361           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4362         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
4363           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4364     }
4365   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4366     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4367     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4368     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4369     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4370         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4371       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
4372         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4373   }
4374
4375   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4376   // through this block if any PHI node entries are constants.
4377   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4378     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4379       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4380         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4381
4382   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4383   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4384     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4385       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4386         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4387           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4388
4389   return false;
4390 }
4391
4392 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4393 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4394   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4395   if (!C)
4396     return false;
4397
4398   if (I->use_empty())
4399     return false;
4400
4401   if (C->isNullValue()) {
4402     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4403     User *Use = *I->user_begin();
4404
4405     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4406     // control flow (eg. calls)
4407     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4408       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4409         return false;
4410
4411     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4412     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4413       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4414         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4415
4416     // Look through bitcasts.
4417     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4418       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4419
4420     // Load from null is undefined.
4421     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4422       if (!LI->isVolatile())
4423         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4424
4425     // Store to null is undefined.
4426     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4427       if (!SI->isVolatile())
4428         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4429   }
4430   return false;
4431 }
4432
4433 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4434 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4435 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4436   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4437        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4438     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4439       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4440         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4441         IRBuilder<> Builder(T);
4442         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4443           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4444           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4445           // destination from conditional branches.
4446           if (BI->isUnconditional())
4447             Builder.CreateUnreachable();
4448           else
4449             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4450                                                          BI->getSuccessor(0));
4451           BI->eraseFromParent();
4452           return true;
4453         }
4454         // TODO: SwitchInst.
4455       }
4456
4457   return false;
4458 }
4459
4460 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4461   bool Changed = false;
4462
4463   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4464   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4465
4466   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4467   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4468   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4469        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4470       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4471     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4472     DeleteDeadBlock(BB);
4473     return true;
4474   }
4475
4476   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4477   // away...
4478   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4479
4480   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4481   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4482
4483   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4484   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4485
4486   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4487   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4488   // if there are no PHI nodes.
4489   //
4490   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4491     return true;
4492
4493   IRBuilder<> Builder(BB);
4494
4495   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4496   // eliminate it, do so now.
4497   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4498     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4499       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, DL);
4500
4501   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4502   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4503     if (BI->isUnconditional()) {
4504       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4505     } else {
4506       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4507     }
4508   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4509     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4510   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4511     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4512   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4513     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4514   } else if (UnreachableInst *UI =
4515                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4516     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4517   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4518                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4519     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4520   }
4521
4522   return Changed;
4523 }
4524
4525 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4526 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4527 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4528 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4529 ///
4530 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4531                        unsigned BonusInstThreshold,
4532                        const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
4533   return SimplifyCFGOpt(TTI, BonusInstThreshold, DL, AT).run(BB);
4534 }