Introduce a helper to combine instruction metadata.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include <algorithm>
48 #include <map>
49 #include <set>
50 using namespace llvm;
51 using namespace PatternMatch;
52
53 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
54
55 static cl::opt<unsigned>
56 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
57    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
58
59 static cl::opt<bool>
60 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
61        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
62
63 static cl::opt<bool>
64 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
65        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
66
67 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
68     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
69     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
70
71 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
72 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
73 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
74 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
75 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
76
77 namespace {
78   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
79   struct ValueEqualityComparisonCase {
80     ConstantInt *Value;
81     BasicBlock *Dest;
82
83     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
84       : Value(Value), Dest(Dest) {}
85
86     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
87       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
88       return Value < RHS.Value;
89     }
90
91     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
92   };
93
94 class SimplifyCFGOpt {
95   const TargetTransformInfo &TTI;
96   const DataLayout *const DL;
97   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
98   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
99                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
100   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
101                                                      BasicBlock *Pred,
102                                                      IRBuilder<> &Builder);
103   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
104                                            IRBuilder<> &Builder);
105
106   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
107   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
108   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
109   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
110   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
111   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
112   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
113
114 public:
115   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout *DL)
116       : TTI(TTI), DL(DL) {}
117   bool run(BasicBlock *BB);
118 };
119 }
120
121 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
122 /// terminator instructions together.
123 ///
124 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
125   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
126
127   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
128   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
129   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
130   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
131   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
132   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
133
134   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
135     if (SI1Succs.count(*I))
136       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
137            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
138         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
139         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
140             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
141           return false;
142       }
143
144   return true;
145 }
146
147 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
148 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
149 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
150 /// successors.
151 ///
152 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
153                                           BranchInst *SI2,
154                                           Instruction *Cond,
155                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
156   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
157   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
158
159   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
160   // common successors:
161   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
162   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
163   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
164   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
165   if (!Ci2) return false;
166   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
167         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
168       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
169         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
170     return false;
171
172   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
173   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
174   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
175   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
176     if (SI1Succs.count(*I))
177       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
178            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
179         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
180         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
181             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
182           return false;
183         PhiNodes.push_back(PN);
184       }
185   return true;
186 }
187
188 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
189 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
190 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
191 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
192 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
193                                   BasicBlock *ExistPred) {
194   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
195
196   PHINode *PN;
197   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
198        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
199     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
200 }
201
202 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
203 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
204 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
205 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
206   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
207          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
208   switch (Operator::getOpcode(I)) {
209   default:
210     // In doubt, be conservative.
211     return UINT_MAX;
212   case Instruction::GetElementPtr:
213     // GEPs are cheap if all indices are constant.
214     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
215       return UINT_MAX;
216     return 1;
217   case Instruction::ExtractValue:
218   case Instruction::Load:
219   case Instruction::Add:
220   case Instruction::Sub:
221   case Instruction::And:
222   case Instruction::Or:
223   case Instruction::Xor:
224   case Instruction::Shl:
225   case Instruction::LShr:
226   case Instruction::AShr:
227   case Instruction::ICmp:
228   case Instruction::Trunc:
229   case Instruction::ZExt:
230   case Instruction::SExt:
231   case Instruction::BitCast:
232   case Instruction::ExtractElement:
233   case Instruction::InsertElement:
234     return 1; // These are all cheap.
235
236   case Instruction::Call:
237   case Instruction::Select:
238     return 2;
239   }
240 }
241
242 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
243 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
244 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
245 /// which works well enough for us.
246 ///
247 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
248 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
249 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
250 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
251 /// set and true is returned.
252 ///
253 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
254 /// Select whose cost is 2.
255 ///
256 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
257 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
258 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
259 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
260                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
261                                 unsigned &CostRemaining,
262                                 const DataLayout *DL) {
263   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
264   if (!I) {
265     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
266     // can be executed unconditionally.
267     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
268       if (C->canTrap())
269         return false;
270     return true;
271   }
272   BasicBlock *PBB = I->getParent();
273
274   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
275   // the bottom of this block.
276   if (PBB == BB) return false;
277
278   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
279   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
280   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
281   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
282   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
283     return true;
284
285   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
286   // instructions in the 'if region'.
287   if (!AggressiveInsts) return false;
288
289   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
290   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
291
292   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
293   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
294   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
295   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
296     return false;
297
298   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, DL);
299
300   if (Cost > CostRemaining)
301     return false;
302
303   CostRemaining -= Cost;
304
305   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
306   // not take us over the cost threshold.
307   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
308     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, DL))
309       return false;
310   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
311   AggressiveInsts->insert(I);
312   return true;
313 }
314
315 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
316 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
317 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *DL) {
318   // Normal constant int.
319   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
320   if (CI || !DL || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
321     return CI;
322
323   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
324   // ConstantInt if possible.
325   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
326
327   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
328   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
329     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
330
331   // IntToPtr const int.
332   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
333     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
334       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
335         // The constant is very likely to have the right type already.
336         if (CI->getType() == PtrTy)
337           return CI;
338         else
339           return cast<ConstantInt>
340             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
341       }
342   return nullptr;
343 }
344
345 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
346 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
347 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
348 /// Values vector.
349 static Value *
350 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
351                        const DataLayout *DL, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
352   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
353   if (!I) return nullptr;
354
355   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
356   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
357     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)) {
358       Value *RHSVal;
359       ConstantInt *RHSC;
360
361       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
362         // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
363         // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
364         if (match(ICI->getOperand(0),
365                   m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
366           APInt Not = ~RHSC->getValue();
367           if (Not.isPowerOf2()) {
368             Vals.push_back(C);
369             Vals.push_back(
370                 ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() | Not));
371             UsedICmps++;
372             return RHSVal;
373           }
374         }
375
376         UsedICmps++;
377         Vals.push_back(C);
378         return I->getOperand(0);
379       }
380
381       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
382       // the set.
383       ConstantRange Span =
384         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
385
386       // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
387       // compare idiom as emitted by instcombine.
388       bool hasAdd =
389           match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)));
390       if (hasAdd)
391         Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
392
393       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
394       // x != 0 && x != 1.
395       if (!isEQ)
396         Span = Span.inverse();
397
398       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
399       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
400         return nullptr;
401
402       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
403         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
404       UsedICmps++;
405       return hasAdd ? RHSVal : I->getOperand(0);
406     }
407     return nullptr;
408   }
409
410   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
411   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
412     return nullptr;
413
414   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
415   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
416   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, DL,
417                                           isEQ, UsedICmps)) {
418     unsigned NumVals = Vals.size();
419     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
420     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
421                                             isEQ, UsedICmps)) {
422       if (LHS == RHS)
423         return LHS;
424       Vals.resize(NumVals);
425       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
426     }
427
428     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
429     // set it and return success.
430     if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(1)) {
431       Extra = I->getOperand(1);
432       return LHS;
433     }
434
435     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
436     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
437     return nullptr;
438   }
439
440   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
441   // use LHS as Extra.
442   if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(0)) {
443     Value *OldExtra = Extra;
444     Extra = I->getOperand(0);
445     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
446                                             isEQ, UsedICmps))
447       return RHS;
448     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
449     Extra = OldExtra;
450   }
451
452   return nullptr;
453 }
454
455 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
456   Instruction *Cond = nullptr;
457   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
458     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
459   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
460     if (BI->isConditional())
461       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
462   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
463     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
464   }
465
466   TI->eraseFromParent();
467   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
468 }
469
470 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
471 /// to see if a value is equal to constant integer value.
472 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
473   Value *CV = nullptr;
474   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
475     // Do not permit merging of large switch instructions into their
476     // predecessors unless there is only one predecessor.
477     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
478                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
479       CV = SI->getCondition();
480   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
481     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
482       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
483         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
484           CV = ICI->getOperand(0);
485
486   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
487   if (DL && CV) {
488     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
489       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
490       if (PTII->getType() == DL->getIntPtrType(Ptr->getType()))
491         CV = Ptr;
492     }
493   }
494   return CV;
495 }
496
497 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
498 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
499 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
500 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
501                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
502                                                                        &Cases) {
503   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
504     Cases.reserve(SI->getNumCases());
505     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
506       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
507                                                   i.getCaseSuccessor()));
508     return SI->getDefaultDest();
509   }
510
511   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
512   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
513   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
514   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
515                                                              DL),
516                                               Succ));
517   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
518 }
519
520
521 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
522 /// in the list that match the specified block.
523 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
524                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
525   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
526 }
527
528 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
529 /// well.
530 static bool
531 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
532               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
533   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
534
535   // Make V1 be smaller than V2.
536   if (V1->size() > V2->size())
537     std::swap(V1, V2);
538
539   if (V1->size() == 0) return false;
540   if (V1->size() == 1) {
541     // Just scan V2.
542     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
543     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
544       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
545         return true;
546   }
547
548   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
549   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
550   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
551   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
552   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
553     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
554       return true;
555     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
556       ++i1;
557     else
558       ++i2;
559   }
560   return false;
561 }
562
563 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
564 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
565 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
566 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
567 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
568 /// form of jump threading.
569 bool SimplifyCFGOpt::
570 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
571                                               BasicBlock *Pred,
572                                               IRBuilder<> &Builder) {
573   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
574   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
575
576   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
577   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
578   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
579
580   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
581   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
582
583   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
584   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
585   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
586                                                         PredCases);
587   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
588
589   // Find information about how control leaves this block.
590   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
591   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
592   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
593
594   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
595   // simplify TI based on this knowledge.
596   if (PredDef == TI->getParent()) {
597     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
598     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
599     // can simplify TI.
600     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
601       return false;
602
603     if (isa<BranchInst>(TI)) {
604       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
605       // uncond br.
606       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
607       // Insert the new branch.
608       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
609       (void) NI;
610
611       // Remove PHI node entries for the dead edge.
612       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
613
614       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
615            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
616
617       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
618       return true;
619     }
620
621     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
622     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
623     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
624     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
625       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
626
627     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
628                  << "Through successor TI: " << *TI);
629
630     // Collect branch weights into a vector.
631     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
632     MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
633     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
634     if (HasWeight)
635       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
636            ++MD_i) {
637         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
638         assert(CI);
639         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
640       }
641     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
642       --i;
643       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
644         if (HasWeight) {
645           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
646           Weights.pop_back();
647         }
648         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
649         SI->removeCase(i);
650       }
651     }
652     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
653       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
654                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
655                       createBranchWeights(Weights));
656
657     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
658     return true;
659   }
660
661   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
662   // which value (or set of values) this is.
663   ConstantInt *TIV = nullptr;
664   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
665   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
666     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
667       if (TIV)
668         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
669       TIV = PredCases[i].Value;
670     }
671   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
672
673   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
674   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
675   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
676   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
677     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
678       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
679       break;
680     }
681
682   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
683   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
684
685   // Remove PHI node entries for dead edges.
686   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
687   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
688     if (*SI != CheckEdge)
689       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
690     else
691       CheckEdge = nullptr;
692
693   // Insert the new branch.
694   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
695   (void) NI;
696
697   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
698             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
699
700   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
701   return true;
702 }
703
704 namespace {
705   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
706   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
707   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
708   struct ConstantIntOrdering {
709     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
710       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
711     }
712   };
713 }
714
715 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
716                                     ConstantInt *const *P2) {
717   const ConstantInt *LHS = *P1;
718   const ConstantInt *RHS = *P2;
719   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
720     return 1;
721   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
722     return 0;
723   return -1;
724 }
725
726 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
727   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
728   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
729     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
730       return MDS->getString().equals("branch_weights");
731
732   return false;
733 }
734
735 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
736 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
737 /// metadata.
738 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
739                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
740   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
741   assert(MD);
742   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
743     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
744     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
745   }
746
747   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
748   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
749   // default weight to be the first entry.
750   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
751     assert(Weights.size() == 2);
752     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
753     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
754       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
755   }
756 }
757
758 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
759 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
760   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
761   if (Max > UINT_MAX) {
762     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
763     for (uint64_t &I : Weights)
764       I >>= Offset;
765   }
766 }
767
768 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
769 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
770 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
771 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
772 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
773                                                          IRBuilder<> &Builder) {
774   BasicBlock *BB = TI->getParent();
775   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
776   assert(CV && "Not a comparison?");
777   bool Changed = false;
778
779   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
780   while (!Preds.empty()) {
781     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
782
783     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
784     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
785     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
786
787     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
788       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
789       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
790       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
791
792       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
793       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
794
795       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
796       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
797       // build.
798       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
799
800       // Update the branch weight metadata along the way
801       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
802       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
803       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
804
805       if (PredHasWeights) {
806         GetBranchWeights(PTI, Weights);
807         // branch-weight metadata is inconsistent here.
808         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
809           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
810       } else if (SuccHasWeights)
811         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
812         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
813         // successor's weights
814         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
815
816       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
817       if (SuccHasWeights) {
818         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
819         // branch-weight metadata is inconsistent here.
820         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
821           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
822       } else if (PredHasWeights)
823         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
824
825       if (PredDefault == BB) {
826         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
827         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
828         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
829         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
830           if (PredCases[i].Dest != BB)
831             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
832           else {
833             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
834             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
835
836             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
837               // Increase weight for the default case.
838               Weights[0] += Weights[i+1];
839               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
840               Weights.pop_back();
841             }
842
843             PredCases.pop_back();
844             --i; --e;
845           }
846
847         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
848         if (PredDefault != BBDefault) {
849           PredDefault->removePredecessor(Pred);
850           PredDefault = BBDefault;
851           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
852         }
853
854         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
855         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
856         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
857           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
858               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
859             PredCases.push_back(BBCases[i]);
860             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
861             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
862               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
863               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
864               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
865               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
866               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
867             }
868           }
869
870         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
871           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
872           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
873           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
874             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
875           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
876           Weights[0] *= SuccWeights[0];
877         }
878       } else {
879         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
880         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
881         // activated.
882         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
883         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
884         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
885           if (PredCases[i].Dest == BB) {
886             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
887
888             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
889               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
890               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
891               Weights.pop_back();
892             }
893
894             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
895             PredCases.pop_back();
896             --i; --e;
897           }
898
899         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
900         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
901         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
902           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
903             // If this is one we are capable of getting...
904             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
905               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
906             PredCases.push_back(BBCases[i]);
907             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
908             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
909           }
910
911         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
912         // they must go to the default destination of TI.
913         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
914                                     PTIHandled.begin(),
915                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
916           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
917             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
918           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
919           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
920         }
921       }
922
923       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
924       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
925       // successors.
926       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
927         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
928
929       Builder.SetInsertPoint(PTI);
930       // Convert pointer to int before we switch.
931       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
932         assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
933         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL->getIntPtrType(CV->getType()),
934                                     "magicptr");
935       }
936
937       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
938       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
939                                                PredCases.size());
940       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
941       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
942         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
943
944       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
945         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
946         FitWeights(Weights);
947
948         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
949
950         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
951                            MDBuilder(BB->getContext()).
952                            createBranchWeights(MDWeights));
953       }
954
955       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
956
957       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
958       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
959       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
960       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
961       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
962         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
963           if (!InfLoopBlock) {
964             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
965             // or it won't matter if it's hot. :)
966             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
967                                               "infloop", BB->getParent());
968             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
969           }
970           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
971         }
972
973       Changed = true;
974     }
975   }
976   return Changed;
977 }
978
979 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
980 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
981 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
982 // to put the select in this case.
983 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
984                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
985   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
986     PHINode *PN;
987     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
988          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
989       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
990       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
991       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
992         return false;
993       }
994     }
995   }
996   return true;
997 }
998
999 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1000 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1001 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1002 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1003   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1004   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1005   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1006   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1007   // identical order.
1008   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1009   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1010
1011   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1012   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1013
1014   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1015   // Skip debug info if it is not identical.
1016   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1017   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1018   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1019     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1020       I1 = BB1_Itr++;
1021     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1022       I2 = BB2_Itr++;
1023   }
1024   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1025       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1026     return false;
1027
1028   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1029
1030   bool Changed = false;
1031   do {
1032     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1033     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1034     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1035       goto HoistTerminator;
1036
1037     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1038     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1039     // the now redundant second instruction.
1040     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1041     if (!I2->use_empty())
1042       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1043     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1044     unsigned KnownIDs[] = {
1045       LLVMContext::MD_tbaa,
1046       LLVMContext::MD_range,
1047       LLVMContext::MD_fpmath,
1048       LLVMContext::MD_invariant_load
1049     };
1050     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1051     I2->eraseFromParent();
1052     Changed = true;
1053
1054     I1 = BB1_Itr++;
1055     I2 = BB2_Itr++;
1056     // Skip debug info if it is not identical.
1057     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1058     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1059     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1060       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1061         I1 = BB1_Itr++;
1062       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1063         I2 = BB2_Itr++;
1064     }
1065   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1066
1067   return true;
1068
1069 HoistTerminator:
1070   // It may not be possible to hoist an invoke.
1071   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1072     return Changed;
1073
1074   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1075     PHINode *PN;
1076     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1077          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1078       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1079       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1080       if (BB1V == BB2V)
1081         continue;
1082
1083       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
1084         return Changed;
1085       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
1086         return Changed;
1087     }
1088   }
1089
1090   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1091   Instruction *NT = I1->clone();
1092   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1093   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1094     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1095     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1096     NT->takeName(I1);
1097   }
1098
1099   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1100   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1101   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1102   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1103   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1104   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1105   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1106     PHINode *PN;
1107     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1108          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1109       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1110       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1111       if (BB1V == BB2V) continue;
1112
1113       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1114       // that determines the right value.
1115       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1116       if (!SI)
1117         SI = cast<SelectInst>
1118           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1119                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1120
1121       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1122       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1123         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1124           PN->setIncomingValue(i, SI);
1125     }
1126   }
1127
1128   // Update any PHI nodes in our new successors.
1129   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1130     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1131
1132   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1133   return true;
1134 }
1135
1136 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1137 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1138 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1139 /// in the two predecessors to BBEnd.
1140 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1141   assert(BI1->isUnconditional());
1142   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1143   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1144
1145   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1146   // an unconditional branch.
1147   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1148   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1149   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1150     return false;
1151   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1152   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1153     return false;
1154   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1155   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1156   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1157     return false;
1158
1159   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1160   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1161   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1162   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1163        I != E; ++I) {
1164     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1165       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1166       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1167       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1168     } else {
1169       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1170       break;
1171     }
1172   }
1173   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1174     return false;
1175
1176
1177   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1178   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1179   // instructions in an identical order.
1180   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1181       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1182       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1183   // Skip debug info.
1184   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1185   if (RI1 == RE1)
1186     return false;
1187   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1188   if (RI2 == RE2)
1189     return false;
1190   // Skip the unconditional branches.
1191   ++RI1;
1192   ++RI2;
1193
1194   bool Changed = false;
1195   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1196     // Skip debug info.
1197     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1198     if (RI1 == RE1)
1199       return Changed;
1200     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1201     if (RI2 == RE2)
1202       return Changed;
1203
1204     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1205     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1206     // perform the same operation.
1207     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1208     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1209         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1210         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1211         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1212         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1213         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1214         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1215         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1216         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1217       return Changed;
1218
1219     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1220     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1221     bool SwapOpnds = false;
1222     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1223         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1224         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1225         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1226          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1227       ICmp2->swapOperands();
1228       SwapOpnds = true;
1229     }
1230     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1231       if (SwapOpnds)
1232         ICmp2->swapOperands();
1233       return Changed;
1234     }
1235
1236     // The operands should be either the same or they need to be generated
1237     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1238     // a single pair of different operands.
1239     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1240     unsigned Op1Idx = 0;
1241     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1242       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1243         continue;
1244       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1245       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1246       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1247       if (DifferentOp1 ||
1248           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1249           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1250           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1251           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1252         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1253         if (SwapOpnds)
1254           ICmp2->swapOperands();
1255         return Changed;
1256       }
1257       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1258       Op1Idx = I;
1259       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1260     }
1261
1262     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1263     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1264     if (DifferentOp1) {
1265       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1266                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1267                                        BBEnd->begin());
1268       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1269       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1270       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1271       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1272       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1273       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1274     }
1275     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1276     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1277
1278     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1279     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1280     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1281     // instruction in the basic block down.
1282     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1283     // Sink the instruction.
1284     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1285     if (!OldPN->use_empty())
1286       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1287     OldPN->eraseFromParent();
1288
1289     if (!I2->use_empty())
1290       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1291     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1292     I2->eraseFromParent();
1293
1294     if (UpdateRE1)
1295       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1296     if (UpdateRE2)
1297       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1298     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1299     NumSinkCommons++;
1300     Changed = true;
1301   }
1302   return Changed;
1303 }
1304
1305 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1306 /// conditional block.
1307 ///
1308 /// We are looking for code like the following:
1309 ///   BrBB:
1310 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1311 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1312 ///     ... // function).
1313 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1314 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1315 ///   ThenBB:
1316 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1317 ///     br label EndBB
1318 ///   EndBB:
1319 ///     ...
1320 ///   We are going to transform this into:
1321 ///   BrBB:
1322 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1323 ///     ... //
1324 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1325 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1326 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1327 ///     ...
1328 ///
1329 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1330 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1331 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1332                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1333   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1334   if (!StoreToHoist)
1335     return nullptr;
1336
1337   // Volatile or atomic.
1338   if (!StoreToHoist->isSimple())
1339     return nullptr;
1340
1341   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1342
1343   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1344   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1345   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1346        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1347     Instruction *CurI = &*RI;
1348
1349     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1350     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1351       return nullptr;
1352
1353     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1354     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1355     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1356       // Found the previous store, return its value operand.
1357       return SI->getValueOperand();
1358     else if (SI)
1359       return nullptr; // Unknown store.
1360   }
1361
1362   return nullptr;
1363 }
1364
1365 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1366 ///
1367 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1368 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1369 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1370 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1371 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1372 ///
1373 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1374 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1375 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1376 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1377 ///
1378 ///
1379 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1380 /// \code
1381 ///   BB:
1382 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1383 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1384 ///   ThenBB:
1385 ///     %sub = sub %x, %y
1386 ///     br label BB2
1387 ///   EndBB:
1388 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1389 ///     ...
1390 /// \endcode
1391 ///
1392 /// Into this IR:
1393 /// \code
1394 ///   BB:
1395 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1396 ///     %sub = sub %x, %y
1397 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1398 ///     ...
1399 /// \endcode
1400 ///
1401 /// \returns true if the conditional block is removed.
1402 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1403                                    const DataLayout *DL) {
1404   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1405   Value *BrCond = BI->getCondition();
1406   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1407     return false;
1408
1409   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1410   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1411
1412   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1413   // to swap the select operands later.
1414   bool Invert = false;
1415   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1416     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1417     Invert = true;
1418   }
1419   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1420
1421   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1422   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1423   // - They are defined in BB, and
1424   // - They have no side effects, and
1425   // - All of their uses are in CondBB.
1426   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1427
1428   unsigned SpeculationCost = 0;
1429   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1430   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1431   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1432                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1433        BBI != BBE; ++BBI) {
1434     Instruction *I = BBI;
1435     // Skip debug info.
1436     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1437       continue;
1438
1439     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1440     // terminator) for now.
1441     ++SpeculationCost;
1442     if (SpeculationCost > 1)
1443       return false;
1444
1445     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1446     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
1447         !(HoistCondStores &&
1448           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1449                                                          EndBB))))
1450       return false;
1451     if (!SpeculatedStoreValue &&
1452         ComputeSpeculationCost(I, DL) > PHINodeFoldingThreshold)
1453       return false;
1454
1455     // Store the store speculation candidate.
1456     if (SpeculatedStoreValue)
1457       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1458
1459     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1460     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1461     // being sunk into the use block.
1462     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1463          i != e; ++i) {
1464       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1465       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1466           OpI->mayHaveSideEffects())
1467         continue; // Not a candidate for sinking.
1468
1469       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1470     }
1471   }
1472
1473   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1474   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1475   // and so iteration order isn't significant.
1476   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1477            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1478        I != E; ++I)
1479     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1480       ++SpeculationCost;
1481       if (SpeculationCost > 1)
1482         return false;
1483     }
1484
1485   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1486   bool HaveRewritablePHIs = false;
1487   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1488        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1489     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1490     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1491
1492     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1493     // Skip PHIs which are trivial.
1494     if (ThenV == OrigV)
1495       continue;
1496
1497     HaveRewritablePHIs = true;
1498     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1499     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1500     if (!OrigCE && !ThenCE)
1501       continue; // Known safe and cheap.
1502
1503     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE, DL)) ||
1504         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE, DL)))
1505       return false;
1506     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, DL) : 0;
1507     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, DL) : 0;
1508     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1509       return false;
1510
1511     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1512     // getting expanded into Instructions.
1513     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1514     // constant expression.
1515     ++SpeculationCost;
1516     if (SpeculationCost > 1)
1517       return false;
1518   }
1519
1520   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1521   // as well.
1522   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1523     return false;
1524
1525   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1526   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1527
1528   // Insert a select of the value of the speculated store.
1529   if (SpeculatedStoreValue) {
1530     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1531     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1532     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1533     if (Invert)
1534       std::swap(TrueV, FalseV);
1535     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1536                                     "." + FalseV->getName());
1537     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1538   }
1539
1540   // Hoist the instructions.
1541   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1542                            std::prev(ThenBB->end()));
1543
1544   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1545   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1546   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1547        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1548     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1549     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1550     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1551     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1552
1553     // Skip PHIs which are trivial.
1554     if (OrigV == ThenV)
1555       continue;
1556
1557     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1558     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1559     // destinations were inverted.
1560     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1561     if (Invert)
1562       std::swap(TrueV, FalseV);
1563     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1564                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1565     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1566     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1567   }
1568
1569   ++NumSpeculations;
1570   return true;
1571 }
1572
1573 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1574 /// attribute.
1575 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1576   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1577     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1578     if (!CI)
1579       continue;
1580     if (CI->cannotDuplicate())
1581       return true;
1582   }
1583   return false;
1584 }
1585
1586 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1587 /// across this block.
1588 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1589   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1590   unsigned Size = 0;
1591
1592   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1593     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1594       continue;
1595     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1596     ++Size;
1597
1598     // We can only support instructions that do not define values that are
1599     // live outside of the current basic block.
1600     for (User *U : BBI->users()) {
1601       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1602       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1603     }
1604
1605     // Looks ok, continue checking.
1606   }
1607
1608   return true;
1609 }
1610
1611 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1612 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1613 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1614 /// ultimate destination.
1615 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1616   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1617   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1618   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1619   // outside of the block.
1620   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1621     return false;
1622
1623   // Degenerate case of a single entry PHI.
1624   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1625     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1626     return true;
1627   }
1628
1629   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1630   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1631
1632   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1633
1634   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1635   // constants.
1636   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1637     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1638     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1639
1640     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1641     // branch to RealDest.
1642     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1643     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1644
1645     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1646     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1647     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1648
1649     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1650     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1651     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1652     // the edge we are about to create.
1653     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1654                                             RealDest->getName()+".critedge",
1655                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1656     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1657
1658     // Update PHI nodes.
1659     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1660
1661     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1662     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1663     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1664     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1665     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1666     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1667       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1668         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1669         continue;
1670       }
1671       // Clone the instruction.
1672       Instruction *N = BBI->clone();
1673       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1674
1675       // Update operands due to translation.
1676       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1677            i != e; ++i) {
1678         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1679         if (PI != TranslateMap.end())
1680           *i = PI->second;
1681       }
1682
1683       // Check for trivial simplification.
1684       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1685         TranslateMap[BBI] = V;
1686         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1687       } else {
1688         // Insert the new instruction into its new home.
1689         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1690         if (!BBI->use_empty())
1691           TranslateMap[BBI] = N;
1692       }
1693     }
1694
1695     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1696     // to EdgeBB instead.
1697     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1698     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1699       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1700         BB->removePredecessor(PredBB);
1701         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1702       }
1703
1704     // Recurse, simplifying any other constants.
1705     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1706   }
1707
1708   return false;
1709 }
1710
1711 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1712 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1713 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *DL) {
1714   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1715   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1716   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1717   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1718   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1719   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1720   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1721   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1722   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1723   if (!IfCond ||
1724       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1725       isa<ConstantInt>(IfCond))
1726     return false;
1727
1728   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1729   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1730   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1731   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1732   // fewer PHI nodes in this block.
1733   unsigned NumPhis = 0;
1734   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1735     if (NumPhis > 2)
1736       return false;
1737
1738   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1739   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1740   // that need to be moved to the dominating block.
1741   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1742   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1743            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1744
1745   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1746     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1747     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1748       PN->replaceAllUsesWith(V);
1749       PN->eraseFromParent();
1750       continue;
1751     }
1752
1753     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1754                              MaxCostVal0, DL) ||
1755         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1756                              MaxCostVal1, DL))
1757       return false;
1758   }
1759
1760   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1761   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1762   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1763   if (!PN) return true;
1764
1765   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1766   // often be turned into switches and other things.
1767   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1768       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1769        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1770        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1771     return false;
1772
1773   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1774   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1775   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1776   // worth promoting to select instructions.
1777   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1778   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1779   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1780   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1781     IfBlock1 = nullptr;
1782   } else {
1783     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1784     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1785       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1786         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1787         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1788         // flow, so the xform is not worth it.
1789         return false;
1790       }
1791   }
1792
1793   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1794     IfBlock2 = nullptr;
1795   } else {
1796     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1797     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1798       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1799         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1800         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1801         // flow, so the xform is not worth it.
1802         return false;
1803       }
1804   }
1805
1806   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1807                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1808
1809   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1810   // do all of the PHI's now.
1811   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1812   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1813
1814   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1815   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1816   if (IfBlock1)
1817     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1818                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1819                                    IfBlock1->getTerminator());
1820   if (IfBlock2)
1821     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1822                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1823                                    IfBlock2->getTerminator());
1824
1825   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1826     // Change the PHI node into a select instruction.
1827     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1828     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1829
1830     SelectInst *NV =
1831       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1832     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1833     NV->takeName(PN);
1834     PN->eraseFromParent();
1835   }
1836
1837   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1838   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1839   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1840   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1841   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1842   Builder.CreateBr(BB);
1843   OldTI->eraseFromParent();
1844   return true;
1845 }
1846
1847 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1848 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1849 /// introducing a select if the return values disagree.
1850 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1851                                            IRBuilder<> &Builder) {
1852   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1853   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1854   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1855   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1856   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1857
1858   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1859   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1860   // computation on one path or the other.
1861   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1862     return false;
1863   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1864     return false;
1865
1866   Builder.SetInsertPoint(BI);
1867   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1868   // there is no return value for this function, just change the
1869   // branch into a return.
1870   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1871     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1872     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1873     Builder.CreateRetVoid();
1874     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1875     return true;
1876   }
1877
1878   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1879   // so we can insert a new select instruction.
1880   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1881   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1882
1883   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1884   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1885     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1886       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1887   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1888     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1889       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1890
1891   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1892   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1893   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1894   // constant expression that prevents this transformation from being
1895   // safe.
1896   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1897     if (TCV->canTrap())
1898       return false;
1899   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1900     if (FCV->canTrap())
1901       return false;
1902
1903   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1904   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1905   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1906   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1907
1908   // Insert select instructions where needed.
1909   Value *BrCond = BI->getCondition();
1910   if (TrueValue) {
1911     // Insert a select if the results differ.
1912     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1913     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1914       TrueValue = FalseValue;
1915     } else {
1916       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1917                                        FalseValue, "retval");
1918     }
1919   }
1920
1921   Value *RI = !TrueValue ?
1922     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1923
1924   (void) RI;
1925
1926   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1927                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1928                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1929
1930   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1931
1932   return true;
1933 }
1934
1935 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1936 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1937 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1938 /// found.
1939 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1940                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
1941   assert(BI->isConditional() &&
1942          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1943   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1944   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1945   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1946   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1947   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1948   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
1949   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
1950   return true;
1951 }
1952
1953 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1954 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1955 ///
1956 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1957   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1958     return false;
1959   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1960     Instruction *PBI = &*I;
1961     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1962     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1963       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1964       Inst->eraseFromParent();
1965       return true;
1966     }
1967   }
1968   return false;
1969 }
1970
1971 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1972 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1973 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1974 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1975   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1976
1977   Instruction *Cond = nullptr;
1978   if (BI->isConditional())
1979     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1980   else {
1981     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
1982     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
1983     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
1984     // predecessor.
1985     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
1986       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
1987         if (PBI->isConditional() &&
1988             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
1989              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
1990           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
1991                I != E; ) {
1992             Instruction *Curr = I++;
1993             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
1994               Cond = Curr;
1995               break;
1996             }
1997             // Quit if we can't remove this instruction.
1998             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
1999               return false;
2000           }
2001         }
2002
2003     if (!Cond)
2004       return false;
2005   }
2006
2007   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2008       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2009   return false;
2010
2011   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
2012   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
2013   // must be at the front of the block.
2014   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
2015
2016   // Ignore dbg intrinsics.
2017   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
2018
2019   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
2020   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
2021   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
2022   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
2023   Instruction *BonusInst = nullptr;
2024   if (&*FrontIt != Cond &&
2025       FrontIt->hasOneUse() && FrontIt->user_back() == Cond &&
2026       isSafeToSpeculativelyExecute(FrontIt, DL)) {
2027     BonusInst = &*FrontIt;
2028     ++FrontIt;
2029
2030     // Ignore dbg intrinsics.
2031     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
2032   }
2033
2034   // Only a single bonus inst is allowed.
2035   if (&*FrontIt != Cond)
2036     return false;
2037
2038   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2039   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2040
2041   // Ignore dbg intrinsics.
2042   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2043
2044   if (&*CondIt != BI)
2045     return false;
2046
2047   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2048   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2049   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2050     if (CE->canTrap())
2051       return false;
2052   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2053     if (CE->canTrap())
2054       return false;
2055
2056   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2057   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2058   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2059   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2060     return false;
2061
2062   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2063     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2064     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2065
2066     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2067     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2068     // blocks.
2069     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2070     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2071         (BI->isConditional() &&
2072          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2073         (!BI->isConditional() &&
2074          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2075       continue;
2076
2077     // Determine if the two branches share a common destination.
2078     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2079     bool InvertPredCond = false;
2080
2081     if (BI->isConditional()) {
2082       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2083         Opc = Instruction::Or;
2084       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2085         Opc = Instruction::And;
2086       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2087         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2088       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2089         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2090       else
2091         continue;
2092     } else {
2093       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2094         continue;
2095     }
2096
2097     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
2098     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
2099     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the
2100     // out-of-order core by speculating them earlier. We also allow
2101     // instructions that are used by the terminator's condition because it
2102     // exposes more merging opportunities.
2103     bool UsedByBranch = (BonusInst && BonusInst->hasOneUse() &&
2104                          BonusInst->user_back() == Cond);
2105
2106     if (BonusInst && !UsedByBranch) {
2107       // Collect the values used by the bonus inst
2108       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
2109       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
2110            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
2111         Value *V = *OI;
2112         if (!isa<Constant>(V) && !isa<Argument>(V))
2113           UsedValues.insert(V);
2114       }
2115
2116       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
2117       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
2118
2119       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
2120       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
2121       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
2122       while (!Worklist.empty()) {
2123         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
2124         Worklist.pop_back();
2125
2126         if (Pair.second >= 4) continue;
2127         UsedValues.erase(Pair.first);
2128         if (UsedValues.empty()) break;
2129
2130         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
2131           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
2132                OI != OE; ++OI)
2133             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
2134         }
2135       }
2136
2137       if (!UsedValues.empty()) return false;
2138     }
2139
2140     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2141     IRBuilder<> Builder(PBI);
2142
2143     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2144     if (InvertPredCond) {
2145       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2146
2147       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2148         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2149         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2150       } else {
2151         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2152                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2153       }
2154
2155       PBI->setCondition(NewCond);
2156       PBI->swapSuccessors();
2157     }
2158
2159     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
2160     Instruction *NewBonus = nullptr;
2161     if (BonusInst) {
2162       NewBonus = BonusInst->clone();
2163
2164       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2165       // its potential value. The previous information might have been valid
2166       // only given the branch precondition.
2167       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2168       // semantics we don't understand.
2169       NewBonus->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
2170
2171       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
2172       NewBonus->takeName(BonusInst);
2173       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
2174     }
2175
2176     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2177     // two conditions together.
2178     Instruction *New = Cond->clone();
2179     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
2180     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2181     New->takeName(Cond);
2182     Cond->setName(New->getName()+".old");
2183
2184     if (BI->isConditional()) {
2185       Instruction *NewCond =
2186         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2187                                             New, "or.cond"));
2188       PBI->setCondition(NewCond);
2189
2190       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2191       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2192                                                   PredFalseWeight);
2193       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2194                                                   SuccFalseWeight);
2195       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2196
2197       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2198         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2199           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2200           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2201           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2202           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2203           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2204           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2205           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2206           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2207           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2208                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2209         }
2210         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2211         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2212       }
2213       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2214         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2215           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2216           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2217           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2218           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2219           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2220               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2221           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2222           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2223         }
2224         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2225         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2226       }
2227       if (NewWeights.size() == 2) {
2228         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2229         FitWeights(NewWeights);
2230
2231         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2232         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2233                          MDBuilder(BI->getContext()).
2234                          createBranchWeights(MDWeights));
2235       } else
2236         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2237     } else {
2238       // Update PHI nodes in the common successors.
2239       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2240         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2241           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2242         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2243         Instruction *MergedCond = nullptr;
2244         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2245           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2246           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2247           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2248           Instruction *NotCond =
2249             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2250                                 "not.cond"));
2251           MergedCond =
2252             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2253                                 NotCond, New,
2254                                 "and.cond"));
2255           if (PBI_C->isOne())
2256             MergedCond =
2257               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2258                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2259                                   "or.cond"));
2260         } else {
2261           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2262           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2263           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2264           MergedCond =
2265             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2266                                 PBI->getCondition(), New,
2267                                 "and.cond"));
2268           if (PBI_C->isOne()) {
2269             Instruction *NotCond =
2270               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2271                                   "not.cond"));
2272             MergedCond =
2273               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2274                                   NotCond, MergedCond,
2275                                   "or.cond"));
2276           }
2277         }
2278         // Update PHI Node.
2279         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2280                                   MergedCond);
2281       }
2282       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2283       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2284       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2285       PBI = New_PBI;
2286     }
2287
2288     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2289     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2290
2291     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2292     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2293       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2294         I->clone()->insertBefore(PBI);
2295
2296     return true;
2297   }
2298   return false;
2299 }
2300
2301 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2302 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2303 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2304 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2305 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2306   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2307   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2308
2309   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2310   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2311   // this conditional branch redundant.
2312   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2313       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2314     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2315     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2316     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2317       // Turn this into a branch on constant.
2318       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2319       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2320                                         CondIsTrue));
2321       return true;  // Nuke the branch on constant.
2322     }
2323
2324     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2325     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2326     // simplifycfg will thread the block.
2327     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2328       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2329       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2330                                        std::distance(PB, PE),
2331                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2332                                        BB->begin());
2333       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2334       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2335       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2336       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2337         BasicBlock *P = *PI;
2338         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2339             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2340             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2341             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2342           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2343           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2344                                               CondIsTrue), P);
2345         } else {
2346           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2347         }
2348       }
2349
2350       BI->setCondition(NewPN);
2351       return true;
2352     }
2353   }
2354
2355   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2356   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2357   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2358   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2359   // Ignore dbg intrinsics.
2360   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2361     ++BBI;
2362   if (&*BBI != BI)
2363     return false;
2364
2365
2366   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2367     if (CE->canTrap())
2368       return false;
2369
2370   int PBIOp, BIOp;
2371   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2372     PBIOp = BIOp = 0;
2373   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2374     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2375   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2376     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2377   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2378     PBIOp = BIOp = 1;
2379   else
2380     return false;
2381
2382   // Check to make sure that the other destination of this branch
2383   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2384   // keep getting unwound.
2385   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2386     return false;
2387
2388   // Do not perform this transformation if it would require
2389   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2390   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2391
2392   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2393   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2394   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2395
2396   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2397   unsigned NumPhis = 0;
2398   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2399        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2400     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2401       return false;
2402
2403     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2404     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2405     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2406       if (CE->canTrap())
2407         return false;
2408
2409     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2410     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2411     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2412       if (CE->canTrap())
2413         return false;
2414   }
2415
2416   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2417   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2418
2419   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2420                << "AND: " << *BI->getParent());
2421
2422
2423   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2424   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2425   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2426   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2427   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2428   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2429   // infinite loop with no cond branch.
2430   if (OtherDest == BB) {
2431     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2432     // or it won't matter if it's hot. :)
2433     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2434                                                   "infloop", BB->getParent());
2435     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2436     OtherDest = InfLoopBlock;
2437   }
2438
2439   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2440
2441   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2442   // it alone, but modify PBI.
2443
2444   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2445   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2446   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2447   if (PBIOp)
2448     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2449
2450   Value *BICond = BI->getCondition();
2451   if (BIOp)
2452     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2453
2454   // Merge the conditions.
2455   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2456
2457   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2458   PBI->setCondition(Cond);
2459   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2460   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2461
2462   // Update branch weight for PBI.
2463   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2464   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2465                                               PredFalseWeight);
2466   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2467                                               SuccFalseWeight);
2468   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2469     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2470     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2471     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2472     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2473     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2474     //                                    PredOther * SuccCommon.
2475     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2476     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2477     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2478                          PredOther * SuccCommon);
2479     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2480     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2481     FitWeights(NewWeights);
2482
2483     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2484     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2485                      MDBuilder(BI->getContext()).
2486                      createBranchWeights(MDWeights));
2487   }
2488
2489   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2490   // block that are identical to the entries for BI's block.
2491   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2492
2493   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2494   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2495   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2496   // them agree.
2497   PHINode *PN;
2498   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2499        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2500     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2501     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2502     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2503     if (BIV != PBIV) {
2504       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2505       Value *NV = cast<SelectInst>
2506         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2507       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2508     }
2509   }
2510
2511   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2512   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2513
2514   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2515   // one fewer predecessor.
2516   return true;
2517 }
2518
2519 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2520 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2521 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2522 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2523 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2524 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2525                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2526                                        uint32_t TrueWeight,
2527                                        uint32_t FalseWeight){
2528   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2529   // First, figure out which successors to preserve.
2530   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2531   // successor.
2532   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2533   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2534
2535   // Then remove the rest.
2536   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2537     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2538     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2539     if (Succ == KeepEdge1)
2540       KeepEdge1 = nullptr;
2541     else if (Succ == KeepEdge2)
2542       KeepEdge2 = nullptr;
2543     else
2544       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2545   }
2546
2547   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2548   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2549
2550   // Insert an appropriate new terminator.
2551   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2552     if (TrueBB == FalseBB)
2553       // We were only looking for one successor, and it was present.
2554       // Create an unconditional branch to it.
2555       Builder.CreateBr(TrueBB);
2556     else {
2557       // We found both of the successors we were looking for.
2558       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2559       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2560       if (TrueWeight != FalseWeight)
2561         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2562                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2563                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2564     }
2565   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2566     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2567     // terminator must be unreachable.
2568     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2569   } else {
2570     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2571     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2572     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2573     if (!KeepEdge1)
2574       // Only TrueBB was found.
2575       Builder.CreateBr(TrueBB);
2576     else
2577       // Only FalseBB was found.
2578       Builder.CreateBr(FalseBB);
2579   }
2580
2581   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2582   return true;
2583 }
2584
2585 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2586 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2587 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2588 // unconditional otherwise.
2589 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2590   // Check for constant integer values in the select.
2591   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2592   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2593   if (!TrueVal || !FalseVal)
2594     return false;
2595
2596   // Find the relevant condition and destinations.
2597   Value *Condition = Select->getCondition();
2598   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2599   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2600
2601   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2602   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2603   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2604   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2605   if (HasWeights) {
2606     GetBranchWeights(SI, Weights);
2607     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2608       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2609                                      getSuccessorIndex()];
2610       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2611                                       getSuccessorIndex()];
2612     }
2613   }
2614
2615   // Perform the actual simplification.
2616   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2617                                     TrueWeight, FalseWeight);
2618 }
2619
2620 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2621 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2622 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2623 // with
2624 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2625 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2626   // Check that both operands of the select are block addresses.
2627   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2628   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2629   if (!TBA || !FBA)
2630     return false;
2631
2632   // Extract the actual blocks.
2633   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2634   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2635
2636   // Perform the actual simplification.
2637   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2638                                     0, 0);
2639 }
2640
2641 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2642 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2643 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2644 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2645 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2646 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2647 /// like:
2648 ///
2649 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2650 /// DEFAULT:
2651 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2652 ///   br label %end
2653 /// end:
2654 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2655 ///
2656 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2657 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2658 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2659     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2660     const DataLayout *DL) {
2661   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2662
2663   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2664   // complex.
2665   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2666
2667   Value *V = ICI->getOperand(0);
2668   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2669
2670   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2671   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2672   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2673   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2674   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2675
2676   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2677   if (SI->getCondition() != V)
2678     return false;
2679
2680   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2681   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2682   // away.
2683   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2684     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2685     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2686     ICI->setOperand(0, VVal);
2687
2688     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2689       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2690       ICI->eraseFromParent();
2691     }
2692     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2693     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
2694   }
2695
2696   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2697   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2698   // and zap it.
2699   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2700     Value *V;
2701     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2702       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2703     else
2704       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2705
2706     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2707     ICI->eraseFromParent();
2708     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2709     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
2710   }
2711
2712   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2713   // the block.
2714   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2715   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2716   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2717       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2718     return false;
2719
2720   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2721   // true in the PHI.
2722   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2723   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2724
2725   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2726     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2727
2728   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2729   // false depending on if it is EQ or NE.
2730   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2731   ICI->eraseFromParent();
2732
2733   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2734   // the switch to the merge point on the compared value.
2735   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2736                                          BB->getParent(), BB);
2737   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2738   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2739   if (HasWeights) {
2740     GetBranchWeights(SI, Weights);
2741     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2742       // Split weight for default case to case for "Cst".
2743       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2744       Weights.push_back(Weights[0]);
2745
2746       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2747       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2748                       MDBuilder(SI->getContext()).
2749                       createBranchWeights(MDWeights));
2750     }
2751   }
2752   SI->addCase(Cst, NewBB);
2753
2754   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2755   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2756   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2757   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2758   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2759   return true;
2760 }
2761
2762 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2763 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2764 /// fold it into a switch instruction if so.
2765 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2766                                       IRBuilder<> &Builder) {
2767   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2768   if (!Cond) return false;
2769
2770
2771   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2772   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2773   // 'setne's and'ed together, collect them.
2774   Value *CompVal = nullptr;
2775   std::vector<ConstantInt*> Values;
2776   bool TrueWhenEqual = true;
2777   Value *ExtraCase = nullptr;
2778   unsigned UsedICmps = 0;
2779
2780   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2781     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, true,
2782                                      UsedICmps);
2783   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2784     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, false,
2785                                      UsedICmps);
2786     TrueWhenEqual = false;
2787   }
2788
2789   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2790   if (!CompVal) return false;
2791
2792   // Avoid turning single icmps into a switch.
2793   if (UsedICmps <= 1)
2794     return false;
2795
2796   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2797   // instruction can't handle, remove them now.
2798   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2799   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2800
2801   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2802   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2803   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2804
2805   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2806   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2807
2808   // Figure out which block is which destination.
2809   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2810   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2811   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2812
2813   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2814
2815   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2816                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2817
2818   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2819   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2820   // right before the condbr to handle it.
2821   if (ExtraCase) {
2822     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2823     // Remove the uncond branch added to the old block.
2824     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2825     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2826
2827     if (TrueWhenEqual)
2828       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2829     else
2830       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2831
2832     OldTI->eraseFromParent();
2833
2834     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2835     // for the edge we just added.
2836     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2837
2838     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2839           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2840     BB = NewBB;
2841   }
2842
2843   Builder.SetInsertPoint(BI);
2844   // Convert pointer to int before we switch.
2845   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2846     assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2847     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2848                                      DL->getIntPtrType(CompVal->getType()),
2849                                      "magicptr");
2850   }
2851
2852   // Create the new switch instruction now.
2853   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2854
2855   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2856   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2857     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2858
2859   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2860   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2861   // the number of edges added.
2862   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2863        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2864     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2865     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2866     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2867       PN->addIncoming(InVal, BB);
2868   }
2869
2870   // Erase the old branch instruction.
2871   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2872
2873   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2874   return true;
2875 }
2876
2877 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2878   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2879   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2880   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2881   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2882   if (RI->getValue() != LPInst)
2883     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2884     // caused control to branch here.
2885     return false;
2886
2887   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2888   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2889   while (++I != E)
2890     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2891       return false;
2892
2893   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2894   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2895   bool Changed = false;
2896   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2897     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2898
2899     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2900       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2901       // the table.
2902       InvokeRequiresTableEntry = true;
2903       continue;
2904     }
2905
2906     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2907
2908     // Insert a call instruction before the invoke.
2909     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2910     Call->takeName(II);
2911     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2912     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2913     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2914
2915     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2916     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2917     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2918     // updated.
2919     II->replaceAllUsesWith(Call);
2920     BB->removePredecessor(II->getParent());
2921
2922     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2923     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2924
2925     // Finally, delete the invoke instruction!
2926     II->eraseFromParent();
2927     Changed = true;
2928   }
2929
2930   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2931     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2932     BB->eraseFromParent();
2933
2934   return Changed;
2935 }
2936
2937 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2938   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2939   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2940
2941   // Find predecessors that end with branches.
2942   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2943   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2944   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2945     BasicBlock *P = *PI;
2946     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2947     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2948       if (BI->isUnconditional())
2949         UncondBranchPreds.push_back(P);
2950       else
2951         CondBranchPreds.push_back(BI);
2952     }
2953   }
2954
2955   // If we found some, do the transformation!
2956   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2957     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2958       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2959       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2960             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2961       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2962     }
2963
2964     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2965     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2966       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2967       BB->eraseFromParent();
2968
2969     return true;
2970   }
2971
2972   // Check out all of the conditional branches going to this return
2973   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2974   // branch itself into a select/return pair.
2975   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2976     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2977
2978     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2979     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2980         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2981         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2982       return true;
2983   }
2984   return false;
2985 }
2986
2987 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2988   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2989
2990   bool Changed = false;
2991
2992   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2993   // be removed, do so.
2994   while (UI != BB->begin()) {
2995     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2996     --BBI;
2997     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2998     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2999     // operations may have this effect.
3000     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
3001
3002     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
3003       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
3004         if (SI->isVolatile())
3005           break;
3006       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3007         if (LI->isVolatile())
3008           break;
3009       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3010         if (RMWI->isVolatile())
3011           break;
3012       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3013         if (CXI->isVolatile())
3014           break;
3015       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3016                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3017         break;
3018       }
3019       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3020       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3021       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3022       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3023     }
3024
3025     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3026     if (!BBI->use_empty())
3027       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3028     BBI->eraseFromParent();
3029     Changed = true;
3030   }
3031
3032   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3033   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3034   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3035
3036   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3037   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3038     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3039     IRBuilder<> Builder(TI);
3040     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3041       if (BI->isUnconditional()) {
3042         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3043           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3044           TI->eraseFromParent();
3045           Changed = true;
3046         }
3047       } else {
3048         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3049           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3050           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3051         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3052           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3053           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3054           Changed = true;
3055         }
3056       }
3057     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3058       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3059            i != e; ++i)
3060         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3061           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3062           SI->removeCase(i);
3063           --i; --e;
3064           Changed = true;
3065         }
3066       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3067       // destination and make it the default.
3068       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3069         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3070         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3071              i != e; ++i) {
3072           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3073               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3074           if (entry.first == 0) {
3075             entry.first = 1;
3076             entry.second = i.getCaseIndex();
3077           } else {
3078             entry.first++;
3079           }
3080         }
3081
3082         // Find the most popular block.
3083         unsigned MaxPop = 0;
3084         unsigned MaxIndex = 0;
3085         BasicBlock *MaxBlock = nullptr;
3086         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3087              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3088           if (I->second.first > MaxPop ||
3089               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3090             MaxPop = I->second.first;
3091             MaxIndex = I->second.second;
3092             MaxBlock = I->first;
3093           }
3094         }
3095         if (MaxBlock) {
3096           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3097           // edges to it.
3098           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3099           Changed = true;
3100
3101           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3102           // it.
3103           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3104             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3105               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3106
3107           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3108                i != e; ++i)
3109             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3110               SI->removeCase(i);
3111               --i; --e;
3112             }
3113         }
3114       }
3115     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3116       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3117         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3118         // place to note that the call does not throw though.
3119         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3120         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3121
3122         // Insert the call now...
3123         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3124         Builder.SetInsertPoint(BI);
3125         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3126                                           Args, II->getName());
3127         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3128         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3129         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3130         II->replaceAllUsesWith(CI);
3131         delete II;
3132         Changed = true;
3133       }
3134     }
3135   }
3136
3137   // If this block is now dead, remove it.
3138   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3139       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3140     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3141     BB->eraseFromParent();
3142     return true;
3143   }
3144
3145   return Changed;
3146 }
3147
3148 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3149 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3150 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3151   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3152
3153   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3154   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3155   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3156   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3157   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3158   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3159     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3160       return false;
3161     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3162   }
3163   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3164
3165   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3166   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3167   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3168     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3169       return false;
3170   }
3171
3172   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3173   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3174
3175   Value *Sub = SI->getCondition();
3176   if (!Offset->isNullValue())
3177     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3178   Value *Cmp;
3179   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3180   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3181     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3182   else
3183     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3184   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3185       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3186
3187   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3188   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3189   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3190   if (HasWeights) {
3191     GetBranchWeights(SI, Weights);
3192     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3193       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3194       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3195       // bits.
3196       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3197       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3198         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3199       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3200                          MDBuilder(SI->getContext()).
3201                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3202                                              (uint32_t)Weights[0]));
3203     }
3204   }
3205
3206   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3207   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3208        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3209     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3210       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3211   }
3212   SI->eraseFromParent();
3213
3214   return true;
3215 }
3216
3217 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3218 /// and use it to remove dead cases.
3219 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI) {
3220   Value *Cond = SI->getCondition();
3221   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3222   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3223   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne);
3224
3225   // Gather dead cases.
3226   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3227   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3228     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3229         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3230       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3231       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3232                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3233     }
3234   }
3235
3236   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3237   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3238   if (HasWeight) {
3239     GetBranchWeights(SI, Weights);
3240     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3241   }
3242
3243   // Remove dead cases from the switch.
3244   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3245     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3246     assert(Case != SI->case_default() &&
3247            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3248     if (HasWeight) {
3249       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3250       Weights.pop_back();
3251     }
3252
3253     // Prune unused values from PHI nodes.
3254     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3255     SI->removeCase(Case);
3256   }
3257   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3258     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3259     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3260                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3261                     createBranchWeights(MDWeights));
3262   }
3263
3264   return !DeadCases.empty();
3265 }
3266
3267 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3268 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3269 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3270 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3271 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3272 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3273                                               BasicBlock *BB,
3274                                               int *PhiIndex) {
3275   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3276     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3277   if (!BB->getSinglePredecessor())
3278     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3279
3280   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3281   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3282     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3283
3284   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3285
3286   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3287   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3288     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3289     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3290
3291     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3292     if (InValue != CaseValue) continue;
3293
3294     *PhiIndex = Idx;
3295     return PHI;
3296   }
3297
3298   return nullptr;
3299 }
3300
3301 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3302 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3303 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3304 /// Returns true if a change is made.
3305 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3306   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3307   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3308
3309   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3310     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3311     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3312
3313     int PhiIndex;
3314     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3315                                                  &PhiIndex);
3316     if (!PHI) continue;
3317
3318     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3319   }
3320
3321   bool Changed = false;
3322
3323   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3324        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3325     PHINode *Phi = I->first;
3326     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3327
3328     if (Indexes.size() < 2) continue;
3329
3330     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3331       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3332     Changed = true;
3333   }
3334
3335   return Changed;
3336 }
3337
3338 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3339 /// initializing an array of constants like C.
3340 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3341   if (C->isThreadDependent())
3342     return false;
3343   if (C->isDLLImportDependent())
3344     return false;
3345
3346   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3347     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3348
3349   return isa<ConstantFP>(C) ||
3350       isa<ConstantInt>(C) ||
3351       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3352       isa<GlobalValue>(C) ||
3353       isa<UndefValue>(C);
3354 }
3355
3356 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3357 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3358 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3359                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3360   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3361     return C;
3362   return ConstantPool.lookup(V);
3363 }
3364
3365 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3366 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3367 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3368 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3369 static Constant *
3370 ConstantFold(Instruction *I,
3371              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool,
3372              const DataLayout *DL) {
3373   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3374     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3375     if (!A)
3376       return nullptr;
3377     if (A->isAllOnesValue())
3378       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3379     if (A->isNullValue())
3380       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3381     return nullptr;
3382   }
3383
3384   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3385   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3386     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3387       COps.push_back(A);
3388     else
3389       return nullptr;
3390   }
3391
3392   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I))
3393     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3394                                            COps[1], DL);
3395
3396   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3397 }
3398
3399 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3400 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3401 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3402 /// case), of a switch instruction SI.
3403 static bool
3404 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3405                ConstantInt *CaseVal,
3406                BasicBlock *CaseDest,
3407                BasicBlock **CommonDest,
3408                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *> > &Res,
3409                const DataLayout *DL) {
3410   // The block from which we enter the common destination.
3411   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3412
3413   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3414   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3415   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3416   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3417   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3418        ++I) {
3419     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3420       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3421       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3422         return false;
3423       Pred = CaseDest;
3424       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3425     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3426       // Skip debug intrinsic.
3427       continue;
3428     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool, DL)) {
3429       // Instruction is side-effect free and constant.
3430       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3431     } else {
3432       break;
3433     }
3434   }
3435
3436   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3437   if (!*CommonDest)
3438     *CommonDest = CaseDest;
3439   // If the destination isn't the common one, abort.
3440   if (CaseDest != *CommonDest)
3441     return false;
3442
3443   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3444   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3445   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3446     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3447     if (Idx == -1)
3448       continue;
3449
3450     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3451                                         ConstantPool);
3452     if (!ConstVal)
3453       return false;
3454
3455     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3456     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3457     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3458     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3459     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3460
3461     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3462     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3463       return false;
3464
3465     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3466   }
3467
3468   return Res.size() > 0;
3469 }
3470
3471 namespace {
3472   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3473   /// to replace a switch.
3474   class SwitchLookupTable {
3475   public:
3476     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3477     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3478     /// table.
3479     SwitchLookupTable(Module &M,
3480                       uint64_t TableSize,
3481                       ConstantInt *Offset,
3482              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3483                       Constant *DefaultValue,
3484                       const DataLayout *DL);
3485
3486     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3487     /// the position given by Index in the lookup table.
3488     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3489
3490     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3491     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3492     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3493                                    uint64_t TableSize,
3494                                    const Type *ElementType);
3495
3496   private:
3497     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3498     // different ways.
3499     enum {
3500       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3501       // store that single value and return it for each lookup.
3502       SingleValueKind,
3503
3504       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3505       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3506       // shift and mask operations.
3507       BitMapKind,
3508
3509       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3510       // instructions from the table.
3511       ArrayKind
3512     } Kind;
3513
3514     // For SingleValueKind, this is the single value.
3515     Constant *SingleValue;
3516
3517     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3518     ConstantInt *BitMap;
3519     IntegerType *BitMapElementTy;
3520
3521     // For ArrayKind, this is the array.
3522     GlobalVariable *Array;
3523   };
3524 }
3525
3526 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3527                                      uint64_t TableSize,
3528                                      ConstantInt *Offset,
3529              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3530                                      Constant *DefaultValue,
3531                                      const DataLayout *DL)
3532     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3533       Array(nullptr) {
3534   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3535   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3536
3537   // If all values in the table are equal, this is that value.
3538   SingleValue = Values.begin()->second;
3539
3540   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3541
3542   // Build up the table contents.
3543   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3544   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3545     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3546     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3547     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3548
3549     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3550                    .getLimitedValue();
3551     TableContents[Idx] = CaseRes;
3552
3553     if (CaseRes != SingleValue)
3554       SingleValue = nullptr;
3555   }
3556
3557   // Fill in any holes in the table with the default result.
3558   if (Values.size() < TableSize) {
3559     assert(DefaultValue &&
3560            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3561     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3562     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3563       if (!TableContents[I])
3564         TableContents[I] = DefaultValue;
3565     }
3566
3567     if (DefaultValue != SingleValue)
3568       SingleValue = nullptr;
3569   }
3570
3571   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3572   // that single value.
3573   if (SingleValue) {
3574     Kind = SingleValueKind;
3575     return;
3576   }
3577
3578   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3579   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3580     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3581     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3582     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3583       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3584       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3585       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3586         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3587         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3588       }
3589     }
3590     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3591     BitMapElementTy = IT;
3592     Kind = BitMapKind;
3593     ++NumBitMaps;
3594     return;
3595   }
3596
3597   // Store the table in an array.
3598   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3599   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3600
3601   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3602                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3603                              Initializer,
3604                              "switch.table");
3605   Array->setUnnamedAddr(true);
3606   Kind = ArrayKind;
3607 }
3608
3609 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3610   switch (Kind) {
3611     case SingleValueKind:
3612       return SingleValue;
3613     case BitMapKind: {
3614       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3615       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3616
3617       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3618       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3619       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3620       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3621
3622       // Multiply the shift amount by the element width.
3623       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3624                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3625                                    "switch.shiftamt");
3626
3627       // Shift down.
3628       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3629                                               "switch.downshift");
3630       // Mask off.
3631       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3632                                  "switch.masked");
3633     }
3634     case ArrayKind: {
3635       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3636       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3637       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3638                                 ->getArrayNumElements();
3639       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3640         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3641                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3642                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3643                                    "switch.tableidx.zext");
3644
3645       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3646       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3647                                              "switch.gep");
3648       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3649     }
3650   }
3651   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3652 }
3653
3654 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3655                                            uint64_t TableSize,
3656                                            const Type *ElementType) {
3657   if (!DL)
3658     return false;
3659   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3660   if (!IT)
3661     return false;
3662   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3663   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3664
3665   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3666   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3667     return false;
3668   return DL->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3669 }
3670
3671 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3672 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3673 /// types of the results.
3674 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3675                                    uint64_t TableSize,
3676                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3677                                    const DataLayout *DL,
3678                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3679   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3680     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3681
3682   bool AllTablesFitInRegister = true;
3683   bool HasIllegalType = false;
3684   for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
3685        E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
3686     Type *Ty = I->second;
3687
3688     // Saturate this flag to true.
3689     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3690
3691     // Saturate this flag to false.
3692     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3693       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
3694
3695     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3696     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3697     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3698     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3699       break;
3700   }
3701
3702   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3703   if (AllTablesFitInRegister)
3704     return true;
3705
3706   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3707   if (HasIllegalType)
3708     return false;
3709
3710   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3711   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3712   // FIXME: Find the best cut-off.
3713   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3714 }
3715
3716 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3717 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3718 /// replace the switch with lookup tables.
3719 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3720                                 IRBuilder<> &Builder,
3721                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3722                                 const DataLayout* DL) {
3723   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3724
3725   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3726   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3727     return false;
3728
3729   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3730   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3731
3732   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3733   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3734   // string and lookup indices into that.
3735
3736   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
3737   // faster, so we don't analyze them.
3738   if (SI->getNumCases() < 3)
3739     return false;
3740
3741   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3742   // common destination, as well as the the min and max case values.
3743   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3744   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3745   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3746   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3747
3748   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3749   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3750   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3751   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3752   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3753   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3754
3755   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3756     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3757     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3758       MinCaseVal = CaseVal;
3759     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3760       MaxCaseVal = CaseVal;
3761
3762     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3763     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3764     ResultsTy Results;
3765     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
3766                         Results, DL))
3767       return false;
3768
3769     // Append the result from this case to the list for each phi.
3770     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3771       if (!ResultLists.count(I->first))
3772         PHIs.push_back(I->first);
3773       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3774     }
3775   }
3776
3777   // Keep track of the result types.
3778   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3779     PHINode *PHI = PHIs[I];
3780     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
3781   }
3782
3783   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
3784   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3785   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3786   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
3787
3788   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
3789   // or a bitmask that fits in a register.
3790   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3791   bool HasDefaultResults = false;
3792   if (TableHasHoles) {
3793     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
3794                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
3795   }
3796   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
3797   if (NeedMask) {
3798     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
3799     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
3800       return false;
3801     if (!(DL && DL->fitsInLegalInteger(TableSize)))
3802       return false;
3803   }
3804
3805   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3806     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3807     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3808     DefaultResults[PHI] = Result;
3809   }
3810
3811   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
3812     return false;
3813
3814   // Create the BB that does the lookups.
3815   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3816   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3817                                             "switch.lookup",
3818                                             CommonDest->getParent(),
3819                                             CommonDest);
3820
3821   // Compute the table index value.
3822   Builder.SetInsertPoint(SI);
3823   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3824                                         "switch.tableidx");
3825
3826   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
3827   // switching upon.
3828   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3829   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
3830   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
3831          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
3832          "representable value of its input integer type's size.");
3833
3834   // If we have a fully covered lookup table, unconditionally branch to the
3835   // lookup table BB. Otherwise, check if the condition value is within the case
3836   // range. If it is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default
3837   // destination.
3838   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
3839   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
3840     Builder.CreateBr(LookupBB);
3841     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
3842     // do not delete PHINodes here.
3843     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
3844                                             true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
3845   } else {
3846     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3847                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
3848     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3849   }
3850
3851   // Populate the BB that does the lookups.
3852   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3853
3854   if (NeedMask) {
3855     // Before doing the lookup we do the hole check.
3856     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
3857     // and we create a new LookupBB.
3858     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
3859     MaskBB->setName("switch.hole_check");
3860     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3861                                   "switch.lookup",
3862                                   CommonDest->getParent(),
3863                                   CommonDest);
3864
3865     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
3866     APInt MaskInt(TableSize, 0);
3867     APInt One(TableSize, 1);
3868     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
3869     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
3870       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
3871                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
3872       MaskInt |= One << Idx;
3873     }
3874     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
3875
3876     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
3877     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
3878     // else continue with table lookup.
3879     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
3880     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
3881                                                  "switch.maskindex");
3882     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
3883                                         "switch.shifted");
3884     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
3885                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
3886                                        "switch.lobit");
3887     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3888
3889     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3890     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
3891   }
3892
3893   bool ReturnedEarly = false;
3894   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3895     PHINode *PHI = PHIs[I];
3896
3897     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
3898     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
3899     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
3900                             DV, DL);
3901
3902     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
3903
3904     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
3905     // do that right here.
3906     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
3907         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
3908       Builder.CreateRet(Result);
3909       ReturnedEarly = true;
3910       break;
3911     }
3912
3913     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
3914   }
3915
3916   if (!ReturnedEarly)
3917     Builder.CreateBr(CommonDest);
3918
3919   // Remove the switch.
3920   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3921     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3922
3923     if (Succ == SI->getDefaultDest())
3924       continue;
3925     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
3926   }
3927   SI->eraseFromParent();
3928
3929   ++NumLookupTables;
3930   if (NeedMask)
3931     ++NumLookupTablesHoles;
3932   return true;
3933 }
3934
3935 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3936   BasicBlock *BB = SI->getParent();
3937
3938   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
3939     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3940     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
3941     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3942       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
3943         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3944
3945     Value *Cond = SI->getCondition();
3946     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
3947       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
3948         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3949
3950     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
3951     // away into any preds.
3952     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3953     // Ignore dbg intrinsics.
3954     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3955       ++BBI;
3956     if (SI == &*BBI)
3957       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
3958         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3959   }
3960
3961   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
3962   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
3963     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3964
3965   // Remove unreachable cases.
3966   if (EliminateDeadSwitchCases(SI))
3967     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3968
3969   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
3970     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3971
3972   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
3973     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
3974
3975   return false;
3976 }
3977
3978 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
3979   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
3980   bool Changed = false;
3981
3982   // Eliminate redundant destinations.
3983   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
3984   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
3985     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
3986     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
3987       Dest->removePredecessor(BB);
3988       IBI->removeDestination(i);
3989       --i; --e;
3990       Changed = true;
3991     }
3992   }
3993
3994   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
3995     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
3996     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
3997     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3998     return true;
3999   }
4000
4001   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4002     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4003     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4004     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4005     return true;
4006   }
4007
4008   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4009     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4010       return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4011   }
4012   return Changed;
4013 }
4014
4015 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4016   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4017
4018   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4019     return true;
4020
4021   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4022   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4023   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4024       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4025     return true;
4026
4027   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4028   // against a constant, try to simplify the block.
4029   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4030     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4031       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4032         ;
4033       if (I->isTerminator() &&
4034           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI, DL))
4035         return true;
4036     }
4037
4038   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4039   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4040   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4041   // for PHI nodes in common successor.
4042   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL))
4043     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4044   return false;
4045 }
4046
4047
4048 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4049   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4050
4051   // Conditional branch
4052   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4053     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4054     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4055     // switch.
4056     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4057       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4058         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4059
4060     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4061     // Ignore dbg intrinsics.
4062     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4063     // Ignore dbg intrinsics.
4064     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4065       ++I;
4066     if (&*I == BI) {
4067       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4068         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4069     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4070       ++I;
4071       // Ignore dbg intrinsics.
4072       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4073         ++I;
4074       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4075         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4076     }
4077   }
4078
4079   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4080   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, DL, Builder))
4081     return true;
4082
4083   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4084   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4085   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4086   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL))
4087     return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4088
4089   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4090   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4091   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4092   // can hoist it up to the branching block.
4093   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4094     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4095       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
4096         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4097     } else {
4098       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4099       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4100       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4101       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4102           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4103         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
4104           return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4105     }
4106   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4107     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4108     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4109     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4110     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4111         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4112       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
4113         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4114   }
4115
4116   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4117   // through this block if any PHI node entries are constants.
4118   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4119     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4120       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4121         return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4122
4123   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4124   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4125     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4126       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4127         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4128           return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
4129
4130   return false;
4131 }
4132
4133 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4134 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4135   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4136   if (!C)
4137     return false;
4138
4139   if (I->use_empty())
4140     return false;
4141
4142   if (C->isNullValue()) {
4143     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4144     User *Use = *I->user_begin();
4145
4146     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4147     // control flow (eg. calls)
4148     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4149       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4150         return false;
4151
4152     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4153     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4154       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4155         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4156
4157     // Look through bitcasts.
4158     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4159       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4160
4161     // Load from null is undefined.
4162     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4163       if (!LI->isVolatile())
4164         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4165
4166     // Store to null is undefined.
4167     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4168       if (!SI->isVolatile())
4169         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4170   }
4171   return false;
4172 }
4173
4174 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4175 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4176 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4177   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4178        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4179     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4180       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4181         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4182         IRBuilder<> Builder(T);
4183         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4184           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4185           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4186           // destination from conditional branches.
4187           if (BI->isUnconditional())
4188             Builder.CreateUnreachable();
4189           else
4190             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4191                                                          BI->getSuccessor(0));
4192           BI->eraseFromParent();
4193           return true;
4194         }
4195         // TODO: SwitchInst.
4196       }
4197
4198   return false;
4199 }
4200
4201 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4202   bool Changed = false;
4203
4204   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4205   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4206
4207   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4208   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4209   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4210        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4211       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4212     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4213     DeleteDeadBlock(BB);
4214     return true;
4215   }
4216
4217   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4218   // away...
4219   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4220
4221   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4222   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4223
4224   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4225   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4226
4227   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4228   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4229   // if there are no PHI nodes.
4230   //
4231   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4232     return true;
4233
4234   IRBuilder<> Builder(BB);
4235
4236   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4237   // eliminate it, do so now.
4238   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4239     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4240       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, DL);
4241
4242   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4243   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4244     if (BI->isUnconditional()) {
4245       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4246     } else {
4247       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4248     }
4249   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4250     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4251   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4252     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4253   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4254     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4255   } else if (UnreachableInst *UI =
4256                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4257     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4258   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4259                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4260     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4261   }
4262
4263   return Changed;
4264 }
4265
4266 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4267 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4268 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4269 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4270 ///
4271 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4272                        const DataLayout *DL) {
4273   return SimplifyCFGOpt(TTI, DL).run(BB);
4274 }