Make some intrinsics safe to speculatively execute.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
31 #include "llvm/Support/CFG.h"
32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
33 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
36 #include "llvm/Support/NoFolder.h"
37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
38 #include <algorithm>
39 #include <set>
40 #include <map>
41 using namespace llvm;
42
43 static cl::opt<unsigned>
44 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
45    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
46
47 static cl::opt<bool>
48 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
49        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
50
51 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
52
53 namespace {
54 class SimplifyCFGOpt {
55   const TargetData *const TD;
56
57   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
58   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
59     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
60   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
61                                                      BasicBlock *Pred,
62                                                      IRBuilder<> &Builder);
63   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
64                                            IRBuilder<> &Builder);
65
66   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
67   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
68   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI, IRBuilder<> &Builder);
69   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
70   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
71   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
72   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
73   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
74
75 public:
76   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
77   bool run(BasicBlock *BB);
78 };
79 }
80
81 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
82 /// terminator instructions together.
83 ///
84 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
85   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
86   
87   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
88   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
89   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
90   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
91   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
92   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
93   
94   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
95     if (SI1Succs.count(*I))
96       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
97            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
98         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
99         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
100             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
101           return false;
102       }
103         
104   return true;
105 }
106
107 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
108 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
109 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
110 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
111 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
112                                   BasicBlock *ExistPred) {
113   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
114   
115   PHINode *PN;
116   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
117        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
118     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
119 }
120
121
122 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
123 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
124 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
125 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
126 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
127 /// be entered if the condition is false.
128 ///
129 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
130 /// instructions in them.
131 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
132                              BasicBlock *&IfFalse) {
133   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
134   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
135          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
136   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
137   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
138
139   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
140   // branches if possible anyway.
141   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
142   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
143   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
144     return 0;
145
146   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
147   // either are.
148   if (Pred2Br->isConditional()) {
149     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
150     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
151     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
152     // probably not profitable.
153     if (Pred1Br->isConditional())
154       return 0;
155
156     std::swap(Pred1, Pred2);
157     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
158   }
159
160   if (Pred1Br->isConditional()) {
161     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
162     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
163     // doesn't dominate BB.
164     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
165       return 0;
166     
167     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
168     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
169     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
170         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
171       IfTrue = Pred1;
172       IfFalse = Pred2;
173     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
174                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
175       IfTrue = Pred2;
176       IfFalse = Pred1;
177     } else {
178       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
179       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
180       return 0;
181     }
182
183     return Pred1Br->getCondition();
184   }
185
186   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
187   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
188   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
189   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
190   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
191     return 0;
192
193   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
194   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
195   if (BI == 0) return 0;
196   
197   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
198   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
199     IfTrue = Pred1;
200     IfFalse = Pred2;
201   } else {
202     IfTrue = Pred2;
203     IfFalse = Pred1;
204   }
205   return BI->getCondition();
206 }
207
208 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
209 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
210 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
211 /// which works well enough for us.
212 ///
213 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
214 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
215 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
216 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
217 /// set and true is returned.
218 ///
219 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
220 /// Select whose cost is 2.
221 ///
222 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
223 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
224 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
225 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
226                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
227                                 unsigned &CostRemaining) {
228   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
229   if (!I) {
230     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
231     // can be executed unconditionally.
232     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
233       if (C->canTrap())
234         return false;
235     return true;
236   }
237   BasicBlock *PBB = I->getParent();
238
239   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
240   // the bottom of this block.
241   if (PBB == BB) return false;
242
243   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
244   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
245   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
246   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
247   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
248     return true;
249
250   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
251   // instructions in the 'if region'.
252   if (AggressiveInsts == 0) return false;
253   
254   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
255   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
256
257   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
258   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
259   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
260   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
261     return false;
262
263   unsigned Cost = 0;
264
265   switch (I->getOpcode()) {
266   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
267   case Instruction::Load:
268     // We have to check to make sure there are no instructions before the
269     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
270     // predecessor.
271     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
272       return false;
273     Cost = 1;
274     break;
275   case Instruction::GetElementPtr:
276     // GEPs are cheap if all indices are constant.
277     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
278       return false;
279     Cost = 1;
280     break;
281   case Instruction::Add:
282   case Instruction::Sub:
283   case Instruction::And:
284   case Instruction::Or:
285   case Instruction::Xor:
286   case Instruction::Shl:
287   case Instruction::LShr:
288   case Instruction::AShr:
289   case Instruction::ICmp:
290   case Instruction::Trunc:
291   case Instruction::ZExt:
292   case Instruction::SExt:
293     Cost = 1;
294     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
295
296   case Instruction::Call:
297   case Instruction::Select:
298     Cost = 2;
299     break;
300   }
301
302   if (Cost > CostRemaining)
303     return false;
304
305   CostRemaining -= Cost;
306
307   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
308   // not take us over the cost threshold.
309   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
310     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining))
311       return false;
312   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
313   AggressiveInsts->insert(I);
314   return true;
315 }
316
317 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
318 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
319 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
320   // Normal constant int.
321   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
322   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
323     return CI;
324
325   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
326   // ConstantInt if possible.
327   IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
328
329   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
330   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
331     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
332
333   // IntToPtr const int.
334   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
335     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
336       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
337         // The constant is very likely to have the right type already.
338         if (CI->getType() == PtrTy)
339           return CI;
340         else
341           return cast<ConstantInt>
342             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
343       }
344   return 0;
345 }
346
347 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
348 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
349 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
350 /// Values vector.
351 static Value *
352 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
353                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
354   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
355   if (I == 0) return 0;
356   
357   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
358   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
359     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
360       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
361         UsedICmps++;
362         Vals.push_back(C);
363         return I->getOperand(0);
364       }
365       
366       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
367       // the set.
368       ConstantRange Span =
369         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
370       
371       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
372       // x != 0 && x != 1.
373       if (!isEQ)
374         Span = Span.inverse();
375       
376       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
377       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
378           // We don't handle wrapped sets yet.
379           Span.isWrappedSet())
380         return 0;
381       
382       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
383         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
384       UsedICmps++;
385       return I->getOperand(0);
386     }
387     return 0;
388   }
389   
390   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
391   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
392     return 0;
393   
394   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
395   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
396   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
397                                           isEQ, UsedICmps)) {
398     unsigned NumVals = Vals.size();
399     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
400     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
401                                             isEQ, UsedICmps)) {
402       if (LHS == RHS)
403         return LHS;
404       Vals.resize(NumVals);
405       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
406     }
407
408     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
409     // set it and return success.
410     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
411       Extra = I->getOperand(1);
412       return LHS;
413     }
414     
415     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
416     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
417     return 0;
418   }
419   
420   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
421   // use LHS as Extra.
422   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
423     Value *OldExtra = Extra;
424     Extra = I->getOperand(0);
425     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
426                                             isEQ, UsedICmps))
427       return RHS;
428     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
429     Extra = OldExtra;
430   }
431   
432   return 0;
433 }
434       
435 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
436   Instruction* Cond = 0;
437   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
438     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
439   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
440     if (BI->isConditional())
441       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
442   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
443     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
444   }
445
446   TI->eraseFromParent();
447   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
448 }
449
450 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
451 /// to see if a value is equal to constant integer value.
452 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
453   Value *CV = 0;
454   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
455     // Do not permit merging of large switch instructions into their
456     // predecessors unless there is only one predecessor.
457     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
458                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
459       CV = SI->getCondition();
460   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
461     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
462       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
463         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
464              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
465             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
466           CV = ICI->getOperand(0);
467
468   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
469   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
470     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
471       CV = PTII->getOperand(0);
472   return CV;
473 }
474
475 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
476 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
477 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
478 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
479                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
480                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
481   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
482     Cases.reserve(SI->getNumCases());
483     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
484       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
485     return SI->getDefaultDest();
486   }
487
488   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
489   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
490   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
491                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
492                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
493   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
494 }
495
496
497 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
498 /// in the list that match the specified block.
499 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
500                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
501   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
502     if (Cases[i].second == BB) {
503       Cases.erase(Cases.begin()+i);
504       --i; --e;
505     }
506 }
507
508 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
509 /// well.
510 static bool
511 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
512               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
513   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
514
515   // Make V1 be smaller than V2.
516   if (V1->size() > V2->size())
517     std::swap(V1, V2);
518
519   if (V1->size() == 0) return false;
520   if (V1->size() == 1) {
521     // Just scan V2.
522     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
523     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
524       if (TheVal == (*V2)[i].first)
525         return true;
526   }
527
528   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
529   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
530   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
531   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
532   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
533     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
534       return true;
535     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
536       ++i1;
537     else
538       ++i2;
539   }
540   return false;
541 }
542
543 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
544 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
545 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
546 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
547 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
548 /// form of jump threading.
549 bool SimplifyCFGOpt::
550 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
551                                               BasicBlock *Pred,
552                                               IRBuilder<> &Builder) {
553   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
554   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
555
556   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
557   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
558   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
559
560   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
561   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
562   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
563                                                         PredCases);
564   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
565
566   // Find information about how control leaves this block.
567   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
568   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
569   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
570
571   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
572   // simplify TI based on this knowledge.
573   if (PredDef == TI->getParent()) {
574     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
575     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
576     // can simplify TI.
577     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
578       return false;
579     
580     if (isa<BranchInst>(TI)) {
581       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
582       // uncond br.
583       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
584       // Insert the new branch.
585       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
586       (void) NI;
587
588       // Remove PHI node entries for the dead edge.
589       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
590
591       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
592            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
593
594       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
595       return true;
596     }
597       
598     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
599     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
600     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
601     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
602       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
603
604     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
605                  << "Through successor TI: " << *TI);
606
607     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
608       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
609         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
610         SI->removeCase(i);
611       }
612
613     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
614     return true;
615   }
616   
617   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
618   // which value (or set of values) this is.
619   ConstantInt *TIV = 0;
620   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
621   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
622     if (PredCases[i].second == TIBB) {
623       if (TIV != 0)
624         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
625       TIV = PredCases[i].first;
626     }
627   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
628
629   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
630   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
631   BasicBlock *TheRealDest = 0;
632   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
633     if (ThisCases[i].first == TIV) {
634       TheRealDest = ThisCases[i].second;
635       break;
636     }
637
638   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
639   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
640
641   // Remove PHI node entries for dead edges.
642   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
643   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
644     if (*SI != CheckEdge)
645       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
646     else
647       CheckEdge = 0;
648
649   // Insert the new branch.
650   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
651   (void) NI;
652
653   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
654             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
655
656   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
657   return true;
658 }
659
660 namespace {
661   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
662   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
663   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
664   struct ConstantIntOrdering {
665     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
666       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
667     }
668   };
669 }
670
671 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
672   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
673   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
674   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
675     return 1;
676   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
677     return 0;
678   return -1;
679 }
680
681 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
682 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
683 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
684 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
685 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
686                                                          IRBuilder<> &Builder) {
687   BasicBlock *BB = TI->getParent();
688   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
689   assert(CV && "Not a comparison?");
690   bool Changed = false;
691
692   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
693   while (!Preds.empty()) {
694     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
695
696     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
697     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
698     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
699
700     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
701       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
702       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
703       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
704
705       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
706       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
707
708       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
709       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
710       // build.
711       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
712
713       if (PredDefault == BB) {
714         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
715         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
716         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
717         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
718           if (PredCases[i].second != BB)
719             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
720           else {
721             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
722             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
723             PredCases.pop_back();
724             --i; --e;
725           }
726
727         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
728         if (PredDefault != BBDefault) {
729           PredDefault->removePredecessor(Pred);
730           PredDefault = BBDefault;
731           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
732         }
733         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
734           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
735               BBCases[i].second != BBDefault) {
736             PredCases.push_back(BBCases[i]);
737             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
738           }
739
740       } else {
741         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
742         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
743         // activated.
744         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
745         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
746           if (PredCases[i].second == BB) {
747             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
748             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
749             PredCases.pop_back();
750             --i; --e;
751           }
752
753         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
754         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
755         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
756           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
757             // If this is one we are capable of getting...
758             PredCases.push_back(BBCases[i]);
759             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
760             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
761           }
762
763         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
764         // they must go to the default destination of TI.
765         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
766                                     PTIHandled.begin(),
767                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
768           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
769           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
770         }
771       }
772
773       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
774       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
775       // successors.
776       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
777         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
778
779       Builder.SetInsertPoint(PTI);
780       // Convert pointer to int before we switch.
781       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
782         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
783         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
784                                     "magicptr");
785       }
786
787       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
788       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
789                                                PredCases.size());
790       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
791       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
792         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
793
794       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
795
796       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
797       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
798       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
799       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
800       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
801         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
802           if (InfLoopBlock == 0) {
803             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
804             // or it won't matter if it's hot. :)
805             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
806                                               "infloop", BB->getParent());
807             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
808           }
809           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
810         }
811
812       Changed = true;
813     }
814   }
815   return Changed;
816 }
817
818 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
819 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
820 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
821 // to put the select in this case.
822 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
823                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
824   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
825     PHINode *PN;
826     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
827          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
828       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
829       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
830       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
831         return false;
832       }
833     }
834   }
835   return true;
836 }
837
838 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
839 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
840 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
841 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
842   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
843   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
844   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
845   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
846   // identical order.
847   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
848   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
849
850   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
851   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
852
853   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
854   // Skip debug info if it is not identical.
855   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
856   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
857   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
858     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
859       I1 = BB1_Itr++;
860     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
861       I2 = BB2_Itr++;
862   }
863   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
864       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
865     return false;
866
867   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
868   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
869
870   do {
871     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
872     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
873     if (isa<TerminatorInst>(I1))
874       goto HoistTerminator;
875
876     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
877     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
878     // the now redundant second instruction.
879     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
880     if (!I2->use_empty())
881       I2->replaceAllUsesWith(I1);
882     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
883     I2->eraseFromParent();
884
885     I1 = BB1_Itr++;
886     I2 = BB2_Itr++;
887     // Skip debug info if it is not identical.
888     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
889     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
890     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
891       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
892         I1 = BB1_Itr++;
893       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
894         I2 = BB2_Itr++;
895     }
896   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
897
898   return true;
899
900 HoistTerminator:
901   // It may not be possible to hoist an invoke.
902   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
903     return true;
904
905   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
906   Instruction *NT = I1->clone();
907   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
908   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
909     I1->replaceAllUsesWith(NT);
910     I2->replaceAllUsesWith(NT);
911     NT->takeName(I1);
912   }
913
914   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
915   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
916   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
917   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
918   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
919   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
920   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
921     PHINode *PN;
922     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
923          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
924       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
925       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
926       if (BB1V == BB2V) continue;
927       
928       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
929       // that determines the right value.
930       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
931       if (SI == 0) 
932         SI = cast<SelectInst>
933           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
934                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
935
936       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
937       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
938         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
939           PN->setIncomingValue(i, SI);
940     }
941   }
942
943   // Update any PHI nodes in our new successors.
944   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
945     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
946
947   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
948   return true;
949 }
950
951 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
952 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
953 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
954 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
955 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
956   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
957   // terminator) for now.
958   Instruction *HInst = NULL;
959   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
960   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
961        BBI != BBE; ++BBI) {
962     Instruction *I = BBI;
963     // Skip debug info.
964     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
965     if (I == Term) break;
966
967     if (HInst)
968       return false;
969     HInst = I;
970   }
971   if (!HInst)
972     return false;
973
974   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
975   Value *BrCond = BI->getCondition();
976   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
977     return false;
978
979   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
980   // to swap the select operands later.
981   bool Invert = false;
982   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
983     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
984     Invert = true;
985   }
986
987   // Turn
988   // BB:
989   //     %t1 = icmp
990   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
991   // BB1:
992   //     %t3 = add %t2, c
993   //     br label BB2
994   // BB2:
995   // =>
996   // BB:
997   //     %t1 = icmp
998   //     %t4 = add %t2, c
999   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
1000   switch (HInst->getOpcode()) {
1001   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
1002   case Instruction::Add:
1003   case Instruction::Sub:
1004     // Not worth doing for vector ops.
1005     if (HInst->getType()->isVectorTy())
1006       return false;
1007     break;
1008   case Instruction::And:
1009   case Instruction::Or:
1010   case Instruction::Xor:
1011   case Instruction::Shl:
1012   case Instruction::LShr:
1013   case Instruction::AShr:
1014     // Don't mess with vector operations.
1015     if (HInst->getType()->isVectorTy())
1016       return false;
1017     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
1018   }
1019   
1020   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
1021   if (HInst->use_empty()) {
1022     HInst->eraseFromParent();
1023     return true;
1024   }
1025
1026   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
1027   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
1028   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
1029   // select if the condition is false.
1030   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1031   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
1032   Value *FalseV = NULL;
1033   
1034   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
1035   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
1036        UI != E; ++UI) {
1037     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
1038     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
1039     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
1040     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
1041       return false;
1042     PHIUses.push_back(PN);
1043     
1044     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1045     if (!FalseV)
1046       FalseV = PHIV;
1047     else if (FalseV != PHIV)
1048       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
1049   }
1050   
1051   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
1052
1053   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1054   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1055   // being sunk into the use block.
1056   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1057        i != e; ++i) {
1058     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1059     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1060         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1061       return false;
1062   }
1063
1064   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1065   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1066   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1067   if (InsertPos != BIParent->begin())
1068     --InsertPos;
1069   // Skip debug info between condition and branch.
1070   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1071     --InsertPos;
1072   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1073     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1074     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1075         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1076       BB1Insns.insert(BB1I);
1077     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1078         UI != UE; ++UI) {
1079       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1080       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1081       
1082       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1083       // branch instruction.
1084       InsertPos = BI;
1085       break;
1086     }
1087   } else
1088     InsertPos = BI;
1089   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1090
1091   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1092   // false value is the previously determined FalseV.
1093   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1094   SelectInst *SI;
1095   if (Invert)
1096     SI = cast<SelectInst>
1097       (Builder.CreateSelect(BrCond, FalseV, HInst,
1098                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName()));
1099   else
1100     SI = cast<SelectInst>
1101       (Builder.CreateSelect(BrCond, HInst, FalseV,
1102                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName()));
1103
1104   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1105   // "if" blocks.
1106   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1107     PHINode *PN = PHIUses[i];
1108     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1109       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1110         PN->setIncomingValue(j, SI);
1111   }
1112
1113   ++NumSpeculations;
1114   return true;
1115 }
1116
1117 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1118 /// across this block.
1119 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1120   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1121   unsigned Size = 0;
1122   
1123   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1124     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1125       continue;
1126     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1127     ++Size;
1128     
1129     // We can only support instructions that do not define values that are
1130     // live outside of the current basic block.
1131     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1132          UI != E; ++UI) {
1133       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1134       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1135     }
1136     
1137     // Looks ok, continue checking.
1138   }
1139
1140   return true;
1141 }
1142
1143 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1144 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1145 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1146 /// ultimate destination.
1147 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1148   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1149   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1150   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1151   // outside of the block.
1152   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1153     return false;
1154   
1155   // Degenerate case of a single entry PHI.
1156   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1157     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1158     return true;    
1159   }
1160
1161   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1162   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1163   
1164   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1165   // constants.
1166   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1167     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1168     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1169     
1170     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1171     // branch to RealDest.
1172     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1173     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1174     
1175     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1176     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1177     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1178     
1179     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1180     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1181     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1182     // the edge we are about to create.
1183     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1184                                             RealDest->getName()+".critedge",
1185                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1186     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1187     
1188     // Update PHI nodes.
1189     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1190
1191     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1192     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1193     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1194     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1195     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1196     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1197       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1198         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1199         continue;
1200       }
1201       // Clone the instruction.
1202       Instruction *N = BBI->clone();
1203       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1204       
1205       // Update operands due to translation.
1206       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1207            i != e; ++i) {
1208         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1209         if (PI != TranslateMap.end())
1210           *i = PI->second;
1211       }
1212       
1213       // Check for trivial simplification.
1214       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1215         TranslateMap[BBI] = V;
1216         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1217       } else {
1218         // Insert the new instruction into its new home.
1219         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1220         if (!BBI->use_empty())
1221           TranslateMap[BBI] = N;
1222       }
1223     }
1224
1225     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1226     // to EdgeBB instead.
1227     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1228     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1229       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1230         BB->removePredecessor(PredBB);
1231         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1232       }
1233
1234     // Recurse, simplifying any other constants.
1235     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1236   }
1237
1238   return false;
1239 }
1240
1241 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1242 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1243 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1244   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1245   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1246   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1247   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1248   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1249   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1250   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1251   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1252   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1253   if (!IfCond ||
1254       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1255       isa<ConstantInt>(IfCond))
1256     return false;
1257   
1258   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1259   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1260   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1261   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1262   // fewer PHI nodes in this block.
1263   unsigned NumPhis = 0;
1264   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1265     if (NumPhis > 2)
1266       return false;
1267   
1268   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1269   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1270   // that need to be moved to the dominating block.
1271   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1272   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1273            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1274   
1275   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1276     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1277     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1278       PN->replaceAllUsesWith(V);
1279       PN->eraseFromParent();
1280       continue;
1281     }
1282     
1283     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1284                              MaxCostVal0) ||
1285         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1286                              MaxCostVal1))
1287       return false;
1288   }
1289   
1290   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1291   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1292   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1293   if (PN == 0) return true;
1294   
1295   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1296   // often be turned into switches and other things.
1297   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1298       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1299        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1300        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1301     return false;
1302   
1303   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1304   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1305   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1306   // worth promoting to select instructions.
1307   BasicBlock *DomBlock = 0;
1308   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1309   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1310   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1311     IfBlock1 = 0;
1312   } else {
1313     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1314     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1315       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1316         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1317         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1318         // flow, so the xform is not worth it.
1319         return false;
1320       }
1321   }
1322     
1323   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1324     IfBlock2 = 0;
1325   } else {
1326     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1327     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1328       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1329         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1330         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1331         // flow, so the xform is not worth it.
1332         return false;
1333       }
1334   }
1335   
1336   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1337                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1338       
1339   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1340   // do all of the PHI's now.
1341   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1342   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1343   
1344   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1345   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1346   if (IfBlock1)
1347     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1348                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1349                                    IfBlock1->getTerminator());
1350   if (IfBlock2)
1351     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1352                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1353                                    IfBlock2->getTerminator());
1354   
1355   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1356     // Change the PHI node into a select instruction.
1357     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1358     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1359     
1360     SelectInst *NV = 
1361       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1362     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1363     NV->takeName(PN);
1364     PN->eraseFromParent();
1365   }
1366   
1367   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1368   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1369   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1370   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1371   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1372   Builder.CreateBr(BB);
1373   OldTI->eraseFromParent();
1374   return true;
1375 }
1376
1377 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1378 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1379 /// introducing a select if the return values disagree.
1380 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI, 
1381                                            IRBuilder<> &Builder) {
1382   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1383   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1384   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1385   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1386   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1387   
1388   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1389   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1390   // computation on one path or the other.
1391   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1392     return false;
1393   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1394     return false;
1395
1396   Builder.SetInsertPoint(BI);
1397   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1398   // there is no return value for this function, just change the
1399   // branch into a return.
1400   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1401     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1402     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1403     Builder.CreateRetVoid();
1404     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1405     return true;
1406   }
1407     
1408   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1409   // so we can insert a new select instruction.
1410   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1411   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1412   
1413   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1414   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1415     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1416       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1417   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1418     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1419       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1420   
1421   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1422   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1423   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1424   // constant expression that prevents this transformation from being
1425   // safe.
1426   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1427     if (TCV->canTrap())
1428       return false;
1429   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1430     if (FCV->canTrap())
1431       return false;
1432   
1433   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1434   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1435   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1436   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1437   
1438   // Insert select instructions where needed.
1439   Value *BrCond = BI->getCondition();
1440   if (TrueValue) {
1441     // Insert a select if the results differ.
1442     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1443     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1444       TrueValue = FalseValue;
1445     } else {
1446       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1447                                        FalseValue, "retval");
1448     }
1449   }
1450
1451   Value *RI = !TrueValue ? 
1452     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1453
1454   (void) RI;
1455       
1456   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1457                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1458                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1459       
1460   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1461
1462   return true;
1463 }
1464
1465 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1466 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1467 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1468 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1469   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1470
1471   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1472   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1473     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1474   return false;
1475
1476   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1477   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1478   // must be at the front of the block.
1479   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1480
1481   // Ignore dbg intrinsics.
1482   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1483     
1484   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1485   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1486   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1487   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1488   Instruction *BonusInst = 0;
1489   if (&*FrontIt != Cond &&
1490       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1491       isSafeToSpeculativelyExecute(FrontIt)) {
1492     BonusInst = &*FrontIt;
1493     ++FrontIt;
1494     
1495     // Ignore dbg intrinsics.
1496     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1497   }
1498
1499   // Only a single bonus inst is allowed.
1500   if (&*FrontIt != Cond)
1501     return false;
1502   
1503   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1504   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1505
1506   // Ingore dbg intrinsics.
1507   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
1508   
1509   if (&*CondIt != BI)
1510     return false;
1511
1512   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1513   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1514   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1515     if (CE->canTrap())
1516       return false;
1517   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1518     if (CE->canTrap())
1519       return false;
1520   
1521   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1522   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1523   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1524   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1525     return false;
1526
1527   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1528     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1529     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1530     
1531     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1532     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1533     // blocks.
1534     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() || !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1535       continue;
1536     
1537     // Determine if the two branches share a common destination.
1538     Instruction::BinaryOps Opc;
1539     bool InvertPredCond = false;
1540     
1541     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1542       Opc = Instruction::Or;
1543     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1544       Opc = Instruction::And;
1545     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1546       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1547     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1548       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1549     else
1550       continue;
1551
1552     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1553     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1554     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1555     // out-of-order core by speculating them earlier.
1556     if (BonusInst) {
1557       // Collect the values used by the bonus inst
1558       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1559       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1560            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1561         Value* V = *OI;
1562         if (!isa<Constant>(V))
1563           UsedValues.insert(V);
1564       }
1565
1566       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1567       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1568       
1569       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1570       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1571       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1572       while (!Worklist.empty()) {
1573         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1574         Worklist.pop_back();
1575         
1576         if (Pair.second >= 4) continue;
1577         UsedValues.erase(Pair.first);
1578         if (UsedValues.empty()) break;
1579         
1580         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1581           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1582                OI != OE; ++OI)
1583             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1584         }       
1585       }
1586       
1587       if (!UsedValues.empty()) return false;
1588     }
1589
1590     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1591     IRBuilder<> Builder(PBI);    
1592
1593     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1594     if (InvertPredCond) {
1595       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1596       
1597       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1598         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1599         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1600       } else {
1601         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond, 
1602                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
1603       }
1604       
1605       PBI->setCondition(NewCond);
1606       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1607       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1608       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1609       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1610     }
1611     
1612     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1613     Instruction *NewBonus = 0;
1614     if (BonusInst) {
1615       NewBonus = BonusInst->clone();
1616       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1617       NewBonus->takeName(BonusInst);
1618       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1619     }
1620     
1621     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1622     // two conditions together.
1623     Instruction *New = Cond->clone();
1624     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1625     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1626     New->takeName(Cond);
1627     Cond->setName(New->getName()+".old");
1628     
1629     Instruction *NewCond = 
1630       cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
1631                                             New, "or.cond"));
1632     PBI->setCondition(NewCond);
1633     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1634       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1635       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1636     }
1637     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1638       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1639       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1640     }
1641
1642     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
1643     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1644       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
1645         I->clone()->insertBefore(PBI);
1646       
1647     return true;
1648   }
1649   return false;
1650 }
1651
1652 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1653 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1654 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1655 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1656 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1657   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1658   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1659
1660   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1661   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1662   // this conditional branch redundant.
1663   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1664       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1665     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1666     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1667     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1668       // Turn this into a branch on constant.
1669       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1670       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1671                                         CondIsTrue));
1672       return true;  // Nuke the branch on constant.
1673     }
1674     
1675     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1676     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1677     // simplifycfg will thread the block.
1678     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1679       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1680       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1681                                        std::distance(PB, PE),
1682                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1683                                        BB->begin());
1684       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1685       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1686       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1687       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1688         BasicBlock *P = *PI;
1689         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1690             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1691             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1692             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1693           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1694           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1695                                               CondIsTrue), P);
1696         } else {
1697           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1698         }
1699       }
1700       
1701       BI->setCondition(NewPN);
1702       return true;
1703     }
1704   }
1705   
1706   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1707   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1708   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1709   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1710   // Ignore dbg intrinsics.
1711   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1712     ++BBI;
1713   if (&*BBI != BI)
1714     return false;
1715
1716   
1717   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1718     if (CE->canTrap())
1719       return false;
1720   
1721   int PBIOp, BIOp;
1722   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1723     PBIOp = BIOp = 0;
1724   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1725     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1726   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1727     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1728   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1729     PBIOp = BIOp = 1;
1730   else
1731     return false;
1732     
1733   // Check to make sure that the other destination of this branch
1734   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1735   // keep getting unwound.
1736   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1737     return false;
1738     
1739   // Do not perform this transformation if it would require 
1740   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1741   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1742   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1743       
1744   unsigned NumPhis = 0;
1745   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1746        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1747     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1748       return false;
1749     
1750   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1751   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1752   
1753   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1754                << "AND: " << *BI->getParent());
1755   
1756   
1757   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1758   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1759   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1760   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1761   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1762   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1763   // infinite loop with no cond branch.
1764   if (OtherDest == BB) {
1765     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1766     // or it won't matter if it's hot. :)
1767     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1768                                                   "infloop", BB->getParent());
1769     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1770     OtherDest = InfLoopBlock;
1771   }  
1772   
1773   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1774
1775   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1776   // it alone, but modify PBI.
1777   
1778   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1779   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1780   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
1781   if (PBIOp)
1782     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
1783
1784   Value *BICond = BI->getCondition();
1785   if (BIOp)
1786     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
1787
1788   // Merge the conditions.
1789   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
1790   
1791   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1792   PBI->setCondition(Cond);
1793   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1794   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1795   
1796   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1797   // block that are identical to the entries for BI's block.
1798   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1799   
1800   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1801   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1802   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1803   // them agree.
1804   PHINode *PN;
1805   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1806        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1807     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1808     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1809     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1810     if (BIV != PBIV) {
1811       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1812       Value *NV = cast<SelectInst>
1813         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
1814       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1815     }
1816   }
1817   
1818   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1819   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1820   
1821   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1822   // one fewer predecessor.
1823   return true;
1824 }
1825
1826 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1827 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1828 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1829 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1830 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1831 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1832                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1833   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1834   // First, figure out which successors to preserve.
1835   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1836   // successor.
1837   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1838   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1839
1840   // Then remove the rest.
1841   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1842     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1843     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1844     if (Succ == KeepEdge1)
1845       KeepEdge1 = 0;
1846     else if (Succ == KeepEdge2)
1847       KeepEdge2 = 0;
1848     else
1849       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1850   }
1851
1852   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
1853   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
1854
1855   // Insert an appropriate new terminator.
1856   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1857     if (TrueBB == FalseBB)
1858       // We were only looking for one successor, and it was present.
1859       // Create an unconditional branch to it.
1860       Builder.CreateBr(TrueBB);
1861     else
1862       // We found both of the successors we were looking for.
1863       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1864       Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
1865   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1866     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1867     // terminator must be unreachable.
1868     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1869   } else {
1870     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1871     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1872     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1873     if (KeepEdge1 == 0)
1874       // Only TrueBB was found.
1875       Builder.CreateBr(TrueBB);
1876     else
1877       // Only FalseBB was found.
1878       Builder.CreateBr(FalseBB);
1879   }
1880
1881   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1882   return true;
1883 }
1884
1885 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1886 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1887 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1888 // unconditional otherwise.
1889 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1890   // Check for constant integer values in the select.
1891   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1892   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1893   if (!TrueVal || !FalseVal)
1894     return false;
1895
1896   // Find the relevant condition and destinations.
1897   Value *Condition = Select->getCondition();
1898   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1899   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1900
1901   // Perform the actual simplification.
1902   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1903 }
1904
1905 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1906 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1907 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1908 // with
1909 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1910 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1911   // Check that both operands of the select are block addresses.
1912   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1913   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1914   if (!TBA || !FBA)
1915     return false;
1916
1917   // Extract the actual blocks.
1918   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1919   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1920
1921   // Perform the actual simplification.
1922   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1923 }
1924
1925 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1926 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1927 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1928 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1929 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1930 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1931 /// like:
1932 ///
1933 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1934 /// DEFAULT:
1935 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1936 ///   br label %end
1937 /// end:
1938 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1939 /// 
1940 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1941 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1942 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1943                                                   const TargetData *TD,
1944                                                   IRBuilder<> &Builder) {
1945   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1946
1947   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1948   // complex.
1949   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1950
1951   Value *V = ICI->getOperand(0);
1952   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1953   
1954   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1955   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1956   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1957   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1958   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1959   
1960   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1961   if (SI->getCondition() != V)
1962     return false;
1963   
1964   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1965   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1966   // away.
1967   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1968     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1969     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1970     ICI->setOperand(0, VVal);
1971     
1972     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1973       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1974       ICI->eraseFromParent();
1975     }
1976     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1977     return SimplifyCFG(BB) | true;
1978   }
1979   
1980   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1981   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1982   // and zap it.
1983   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1984     Value *V;
1985     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1986       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1987     else
1988       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1989     
1990     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1991     ICI->eraseFromParent();
1992     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1993     return SimplifyCFG(BB) | true;
1994   }
1995   
1996   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1997   // the block.
1998   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1999   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
2000   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2001       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2002     return false;
2003
2004   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2005   // true in the PHI.
2006   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2007   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2008
2009   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2010     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2011
2012   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2013   // false depending on if it is EQ or NE.
2014   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2015   ICI->eraseFromParent();
2016
2017   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2018   // the switch to the merge point on the compared value.
2019   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2020                                          BB->getParent(), BB);
2021   SI->addCase(Cst, NewBB);
2022   
2023   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2024   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2025   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2026   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2027   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2028   return true;
2029 }
2030
2031 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2032 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2033 /// fold it into a switch instruction if so.
2034 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD,
2035                                       IRBuilder<> &Builder) {
2036   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2037   if (Cond == 0) return false;
2038   
2039   
2040   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2041   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2042   // 'setne's and'ed together, collect them.
2043   Value *CompVal = 0;
2044   std::vector<ConstantInt*> Values;
2045   bool TrueWhenEqual = true;
2046   Value *ExtraCase = 0;
2047   unsigned UsedICmps = 0;
2048   
2049   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2050     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
2051                                      UsedICmps);
2052   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2053     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
2054                                      UsedICmps);
2055     TrueWhenEqual = false;
2056   }
2057   
2058   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2059   if (CompVal == 0) return false;
2060
2061   // Avoid turning single icmps into a switch.
2062   if (UsedICmps <= 1)
2063     return false;
2064
2065   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2066   // instruction can't handle, remove them now.
2067   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2068   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2069   
2070   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2071   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2072   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2073   
2074   // Figure out which block is which destination.
2075   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2076   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2077   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2078   
2079   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2080   
2081   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2082                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2083   
2084   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2085   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2086   // right before the condbr to handle it.
2087   if (ExtraCase) {
2088     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2089     // Remove the uncond branch added to the old block.
2090     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2091     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2092
2093     if (TrueWhenEqual)
2094       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2095     else
2096       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2097       
2098     OldTI->eraseFromParent();
2099     
2100     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2101     // for the edge we just added.
2102     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2103     
2104     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2105           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2106     BB = NewBB;
2107   }
2108
2109   Builder.SetInsertPoint(BI);
2110   // Convert pointer to int before we switch.
2111   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2112     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2113     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2114                                      TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2115                                      "magicptr");
2116   }
2117   
2118   // Create the new switch instruction now.
2119   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2120
2121   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2122   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2123     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2124   
2125   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2126   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2127   // the number of edges added.
2128   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2129        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2130     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2131     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2132     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2133       PN->addIncoming(InVal, BB);
2134   }
2135   
2136   // Erase the old branch instruction.
2137   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2138   
2139   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2140   return true;
2141 }
2142
2143 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2144   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2145   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2146   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2147   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2148   if (RI->getValue() != LPInst)
2149     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2150     // caused control to branch here.
2151     return false;
2152
2153   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2154   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2155   while (++I != E)
2156     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2157       return false;
2158
2159   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2160   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2161     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2162     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2163     // Insert a call instruction before the invoke.
2164     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2165     Call->takeName(II);
2166     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2167     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2168     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2169
2170     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2171     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2172     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2173     // updated.
2174     II->replaceAllUsesWith(Call);
2175     BB->removePredecessor(II->getParent());
2176
2177     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2178     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2179
2180     // Finally, delete the invoke instruction!
2181     II->eraseFromParent();
2182   }
2183
2184   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2185   BB->eraseFromParent();
2186   return true;
2187 }
2188
2189 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2190   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2191   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2192   
2193   // Find predecessors that end with branches.
2194   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2195   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2196   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2197     BasicBlock *P = *PI;
2198     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2199     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2200       if (BI->isUnconditional())
2201         UncondBranchPreds.push_back(P);
2202       else
2203         CondBranchPreds.push_back(BI);
2204     }
2205   }
2206   
2207   // If we found some, do the transformation!
2208   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2209     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2210       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2211       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2212             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2213       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2214     }
2215     
2216     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2217     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2218       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2219       BB->eraseFromParent();
2220     
2221     return true;
2222   }
2223   
2224   // Check out all of the conditional branches going to this return
2225   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2226   // branch itself into a select/return pair.
2227   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2228     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2229     
2230     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2231     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2232         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2233         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2234       return true;
2235   }
2236   return false;
2237 }
2238
2239 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI, IRBuilder<> &Builder) {
2240   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2241   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2242   // destination with call instructions.
2243   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2244   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2245
2246   bool Changed = false;
2247   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2248   while (!Preds.empty()) {
2249     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2250     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2251     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2252       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2253       // is now a fall through.
2254       Builder.SetInsertPoint(II);
2255       BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
2256       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2257       
2258       // Insert the call now.
2259       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2260       Builder.SetInsertPoint(BI);
2261       CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
2262                                         Args, II->getName());
2263       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2264       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2265       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2266       II->replaceAllUsesWith(CI);
2267       delete II;
2268       Changed = true;
2269     }
2270     
2271     Preds.pop_back();
2272   }
2273   
2274   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2275   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2276       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2277     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2278     BB->eraseFromParent();
2279     return true;
2280   }
2281   
2282   return Changed;  
2283 }
2284
2285 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2286   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2287   
2288   bool Changed = false;
2289   
2290   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2291   // be removed, do so.
2292   while (UI != BB->begin()) {
2293     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2294     --BBI;
2295     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2296     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2297     // operations may have this effect.
2298     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2299
2300     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2301       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2302         if (SI->isVolatile())
2303           break;
2304       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
2305         if (LI->isVolatile())
2306           break;
2307       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
2308         if (RMWI->isVolatile())
2309           break;
2310       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
2311         if (CXI->isVolatile())
2312           break;
2313       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
2314                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
2315         break;
2316       }
2317       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
2318       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
2319       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
2320       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
2321     }
2322
2323     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2324     if (!BBI->use_empty())
2325       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2326     BBI->eraseFromParent();
2327     Changed = true;
2328   }
2329   
2330   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2331   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2332   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2333   
2334   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2335   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2336     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2337     IRBuilder<> Builder(TI);
2338     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2339       if (BI->isUnconditional()) {
2340         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2341           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2342           TI->eraseFromParent();
2343           Changed = true;
2344         }
2345       } else {
2346         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2347           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
2348           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2349         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2350           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
2351           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2352           Changed = true;
2353         }
2354       }
2355     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2356       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2357         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2358           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2359           SI->removeCase(i);
2360           --i; --e;
2361           Changed = true;
2362         }
2363       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2364       // destination and make it the default.
2365       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2366         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2367         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2368           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2369               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2370           if (entry.first == 0) {
2371             entry.first = 1;
2372             entry.second = i;
2373           } else {
2374             entry.first++;
2375           }
2376         }
2377
2378         // Find the most popular block.
2379         unsigned MaxPop = 0;
2380         unsigned MaxIndex = 0;
2381         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2382         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2383              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2384           if (I->second.first > MaxPop || 
2385               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2386             MaxPop = I->second.first;
2387             MaxIndex = I->second.second;
2388             MaxBlock = I->first;
2389           }
2390         }
2391         if (MaxBlock) {
2392           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2393           // edges to it.
2394           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2395           Changed = true;
2396           
2397           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2398           // it.
2399           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2400             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2401               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2402           
2403           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2404             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2405               SI->removeCase(i);
2406               --i; --e;
2407             }
2408         }
2409       }
2410     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2411       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2412         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2413         // place to note that the call does not throw though.
2414         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
2415         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2416         
2417         // Insert the call now...
2418         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2419         Builder.SetInsertPoint(BI);
2420         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
2421                                           Args, II->getName());
2422         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2423         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2424         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2425         II->replaceAllUsesWith(CI);
2426         delete II;
2427         Changed = true;
2428       }
2429     }
2430   }
2431   
2432   // If this block is now dead, remove it.
2433   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2434       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2435     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2436     BB->eraseFromParent();
2437     return true;
2438   }
2439
2440   return Changed;
2441 }
2442
2443 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2444 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2445 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
2446   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2447
2448   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2449   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2450   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2451   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2452     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2453       return false;
2454     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2455   }
2456   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2457
2458   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2459   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2460   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2461     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2462       return false;
2463   }
2464
2465   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2466   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2467
2468   Value *Sub = SI->getCondition();
2469   if (!Offset->isNullValue())
2470     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
2471   Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
2472   Builder.CreateCondBr(Cmp, SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest());
2473
2474   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2475   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2476        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2477     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2478       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2479   }
2480   SI->eraseFromParent();
2481
2482   return true;
2483 }
2484
2485 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
2486 /// and use it to remove dead cases.
2487 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI) {
2488   Value *Cond = SI->getCondition();
2489   unsigned Bits = cast<IntegerType>(Cond->getType())->getBitWidth();
2490   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
2491   ComputeMaskedBits(Cond, APInt::getAllOnesValue(Bits), KnownZero, KnownOne);
2492
2493   // Gather dead cases.
2494   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
2495   for (unsigned I = 1, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2496     if ((SI->getCaseValue(I)->getValue() & KnownZero) != 0 ||
2497         (SI->getCaseValue(I)->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
2498       DeadCases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2499       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
2500                    << SI->getCaseValue(I)->getValue() << "' is dead.\n");
2501     }
2502   }
2503
2504   // Remove dead cases from the switch.
2505   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
2506     unsigned Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
2507     // Prune unused values from PHI nodes.
2508     SI->getSuccessor(Case)->removePredecessor(SI->getParent());
2509     SI->removeCase(Case);
2510   }
2511
2512   return !DeadCases.empty();
2513 }
2514
2515 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
2516 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
2517 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
2518 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
2519 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
2520 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
2521                                               BasicBlock *BB,
2522                                               int *PhiIndex) {
2523   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
2524     return NULL; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
2525   if (!BB->getSinglePredecessor())
2526     return NULL; // BB must be dominated by the switch.
2527
2528   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2529   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
2530     return NULL; // Terminator must be unconditional branch.
2531
2532   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
2533
2534   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
2535   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
2536     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
2537     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
2538
2539     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
2540     if (InValue != CaseValue) continue;
2541
2542     *PhiIndex = Idx;
2543     return PHI;
2544   }
2545
2546   return NULL;
2547 }
2548
2549 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
2550 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
2551 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
2552 /// Returns true if a change is made.
2553 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
2554   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
2555   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
2556
2557   for (unsigned I = 1; I < SI->getNumCases(); ++I) { // 0 is the default case.
2558     ConstantInt *CaseValue = SI->getCaseValue(I);
2559     BasicBlock *CaseDest = SI->getSuccessor(I);
2560
2561     int PhiIndex;
2562     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
2563                                                  &PhiIndex);
2564     if (!PHI) continue;
2565
2566     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
2567   }
2568
2569   bool Changed = false;
2570
2571   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
2572        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
2573     PHINode *Phi = I->first;
2574     SmallVector<int,4> &Indexes = I->second;
2575
2576     if (Indexes.size() < 2) continue;
2577
2578     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
2579       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
2580     Changed = true;
2581   }
2582
2583   return Changed;
2584 }
2585
2586 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
2587   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2588   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2589     return false;
2590
2591   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2592
2593   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2594   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2595   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2596     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
2597       return SimplifyCFG(BB) | true;
2598
2599   Value *Cond = SI->getCondition();
2600   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2601     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2602       return SimplifyCFG(BB) | true;
2603
2604   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2605   // away into any preds.
2606   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2607   // Ignore dbg intrinsics.
2608   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2609     ++BBI;
2610   if (SI == &*BBI)
2611     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
2612       return SimplifyCFG(BB) | true;
2613
2614   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2615   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
2616     return SimplifyCFG(BB) | true;
2617
2618   // Remove unreachable cases.
2619   if (EliminateDeadSwitchCases(SI))
2620     return SimplifyCFG(BB) | true;
2621
2622   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
2623     return SimplifyCFG(BB) | true;
2624
2625   return false;
2626 }
2627
2628 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2629   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2630   bool Changed = false;
2631   
2632   // Eliminate redundant destinations.
2633   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2634   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2635     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2636     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2637       Dest->removePredecessor(BB);
2638       IBI->removeDestination(i);
2639       --i; --e;
2640       Changed = true;
2641     }
2642   } 
2643
2644   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2645     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2646     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2647     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2648     return true;
2649   }
2650   
2651   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2652     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2653     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2654     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2655     return true;
2656   }
2657   
2658   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2659     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2660       return SimplifyCFG(BB) | true;
2661   }
2662   return Changed;
2663 }
2664
2665 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
2666   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2667   
2668   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2669   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime();
2670   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2671       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2672     return true;
2673   
2674   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2675   // against a constant, try to simplify the block.
2676   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2677     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2678       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2679         ;
2680       if (I->isTerminator() 
2681           && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD, Builder))
2682         return true;
2683     }
2684   
2685   return false;
2686 }
2687
2688
2689 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
2690   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2691   
2692   // Conditional branch
2693   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2694     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2695     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2696     // switch.
2697     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2698       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
2699         return SimplifyCFG(BB) | true;
2700     
2701     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2702     // Ignore dbg intrinsics.
2703     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2704     // Ignore dbg intrinsics.
2705     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2706       ++I;
2707     if (&*I == BI) {
2708       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
2709         return SimplifyCFG(BB) | true;
2710     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2711       ++I;
2712       // Ignore dbg intrinsics.
2713       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2714         ++I;
2715       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
2716         return SimplifyCFG(BB) | true;
2717     }
2718   }
2719   
2720   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2721   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD, Builder))
2722     return true;
2723   
2724   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2725   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2726   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2727   // can hoist it up to the branching block.
2728   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2729     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2730       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2731         return SimplifyCFG(BB) | true;
2732     } else {
2733       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2734       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2735       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2736       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2737           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2738         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2739           return SimplifyCFG(BB) | true;
2740     }
2741   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2742     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2743     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2744     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2745     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2746         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2747       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2748         return SimplifyCFG(BB) | true;
2749   }
2750   
2751   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2752   // through this block if any PHI node entries are constants.
2753   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2754     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2755       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2756         return SimplifyCFG(BB) | true;
2757   
2758   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2759   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2760   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2761   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2762     return SimplifyCFG(BB) | true;
2763   
2764   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2765   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2766     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2767       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2768         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2769           return SimplifyCFG(BB) | true;
2770
2771   return false;
2772 }
2773
2774 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
2775 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
2776   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
2777   if (!C)
2778     return false;
2779
2780   if (!I->hasOneUse()) // Only look at single-use instructions, for compile time
2781     return false;
2782
2783   if (C->isNullValue()) {
2784     Instruction *Use = I->use_back();
2785
2786     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
2787     // control flow (eg. calls)
2788     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
2789       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
2790         return false;
2791
2792     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
2793     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
2794       if (GEP->getPointerOperand() == I)
2795         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
2796
2797     // Look through bitcasts.
2798     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
2799       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
2800
2801     // Load from null is undefined.
2802     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
2803       return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
2804
2805     // Store to null is undefined.
2806     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
2807       return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
2808   }
2809   return false;
2810 }
2811
2812 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
2813 /// (eg. null pointer derefence), remove the branch leading here.
2814 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
2815   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
2816        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
2817     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2818       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
2819         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
2820         IRBuilder<> Builder(T);
2821         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
2822           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
2823           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
2824           // destination from conditional branches.
2825           if (BI->isUnconditional())
2826             Builder.CreateUnreachable();
2827           else
2828             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
2829                                                          BI->getSuccessor(0));
2830           BI->eraseFromParent();
2831           return true;
2832         }
2833         // TODO: SwitchInst.
2834       }
2835
2836   return false;
2837 }
2838
2839 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2840   bool Changed = false;
2841
2842   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2843   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2844
2845   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2846   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2847   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2848        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2849       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2850     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2851     DeleteDeadBlock(BB);
2852     return true;
2853   }
2854
2855   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2856   // away...
2857   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
2858
2859   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2860   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2861
2862   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
2863   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
2864
2865   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2866   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2867   // if there are no PHI nodes.
2868   //
2869   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2870     return true;
2871   
2872   IRBuilder<> Builder(BB);
2873
2874   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2875   // eliminate it, do so now.
2876   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2877     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2878       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2879
2880   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
2881   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2882     if (BI->isUnconditional()) {
2883       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
2884     } else {
2885       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
2886     }
2887   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
2888     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
2889   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2890     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
2891   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2892     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
2893   } else if (UnreachableInst *UI =
2894                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2895     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2896   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2897     if (SimplifyUnwind(UI, Builder)) return true;
2898   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2899                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2900     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2901   }
2902
2903   return Changed;
2904 }
2905
2906 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2907 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2908 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2909 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2910 ///
2911 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2912   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2913 }