Implement SimplifyCFG/switch_switch_fold.ll
[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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/Constants.h"
16 #include "llvm/Instructions.h"
17 #include "llvm/Type.h"
18 #include "llvm/Support/CFG.h"
19 #include <algorithm>
20 #include <functional>
21 #include <set>
22 using namespace llvm;
23
24 // PropagatePredecessorsForPHIs - This gets "Succ" ready to have the
25 // predecessors from "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI
26 // nodes, which need to have extra slots added to them to hold the merge edges
27 // from BB's predecessors, and BB itself might have had PHI nodes in it.  This
28 // function returns true (failure) if the Succ BB already has a predecessor that
29 // is a predecessor of BB and incoming PHI arguments would not be discernible.
30 //
31 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
32 //
33 static bool PropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
34   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
35
36   if (!isa<PHINode>(Succ->front()))
37     return false;  // We can make the transformation, no problem.
38
39   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
40   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
41   //
42   const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
43
44   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
45   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
46   // with incompatible values coming in from the two edges!
47   //
48   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ); PI != PE; ++PI)
49     if (find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end()) {
50       // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
51       // incompatible values coming in.
52       for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
53            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
54         // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the values
55         // coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks (instead we
56         // should insert a conditional move or something, then merge the
57         // blocks).
58         int Idx1 = PN->getBasicBlockIndex(BB);
59         int Idx2 = PN->getBasicBlockIndex(*PI);
60         assert(Idx1 != -1 && Idx2 != -1 &&
61                "Didn't have entries for my predecessors??");
62         if (PN->getIncomingValue(Idx1) != PN->getIncomingValue(Idx2))
63           return true;  // Values are not equal...
64       }
65     }
66
67   // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
69        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
70     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
71     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
72
73     // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB...
74     if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
75       PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
76       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
77              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
78         PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValueForBlock(*PredI), *PredI);
79       }
80     } else {
81       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
82              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
83         // Add an incoming value for each of the new incoming values...
84         PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
85       }
86     }
87   }
88   return false;
89 }
90
91 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
92 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
93 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
94 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
95 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
96 /// be entered if the condition is false.
97 /// 
98 ///
99 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
100                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
101   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
102          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
103   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
104   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
105
106   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
107   // branches if possible anyway.
108   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
109       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
110     return 0;
111   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
112   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
113
114   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
115   // either are.
116   if (Pred2Br->isConditional()) {
117     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
118     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
119     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
120     // probably not profitable.
121     if (Pred1Br->isConditional())
122       return 0;
123
124     std::swap(Pred1, Pred2);
125     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
126   }
127
128   if (Pred1Br->isConditional()) {
129     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
130     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
131     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
132         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
133       IfTrue = Pred1;
134       IfFalse = Pred2;
135     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
136                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
137       IfTrue = Pred2;
138       IfFalse = Pred1;
139     } else {
140       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
141       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
142       return 0;
143     }
144
145     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
146     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
147     // doesn't dominate BB.
148     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
149       return 0;
150
151     return Pred1Br->getCondition();
152   }
153
154   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
155   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
156   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
157   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
158       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
159       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
160       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
161       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
162     return 0;
163
164   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
165   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
166   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
167     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
168     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
169       IfTrue = Pred1;
170       IfFalse = Pred2;
171     } else {
172       IfTrue = Pred2;
173       IfFalse = Pred1;
174     }
175     return BI->getCondition();
176   }
177   return 0;
178 }
179
180
181 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
182 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
183 // generality of domination here, just a special case which works well enough
184 // for us.
185 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB) {
186   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
187     BasicBlock *PBB = I->getParent();
188     // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
189     // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
190     // statement".
191     if (isa<BranchInst>(PBB->getTerminator()) && 
192         cast<BranchInst>(PBB->getTerminator())->isUnconditional() && 
193         cast<BranchInst>(PBB->getTerminator())->getSuccessor(0) == BB)
194       return false;
195
196     // We also don't want to allow wierd loops that might have the "if
197     // condition" in the bottom of this block.
198     if (PBB == BB) return false;
199   }
200
201   // Non-instructions all dominate instructions.
202   return true;
203 }
204
205 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of seteq
206 // instructions that compare a value against a constant, return the value being
207 // compared, and stick the constant into the Values vector.
208 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<Constant*> &Values) {
209   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
210     if (Inst->getOpcode() == Instruction::SetEQ) {
211       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(1))) {
212         Values.push_back(C);
213         return Inst->getOperand(0);
214       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(0))) {
215         Values.push_back(C);
216         return Inst->getOperand(1);
217       }
218     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
219       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
220         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
221           if (LHS == RHS)
222             return LHS;
223     }
224   return 0;
225 }
226
227 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
228 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
229 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
230 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<Constant*> &Values) {
231   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
232     if (Inst->getOpcode() == Instruction::SetNE) {
233       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(1))) {
234         Values.push_back(C);
235         return Inst->getOperand(0);
236       } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(0))) {
237         Values.push_back(C);
238         return Inst->getOperand(1);
239       }
240     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Cast) {
241       // Cast of X to bool is really a comparison against zero.
242       assert(Inst->getType() == Type::BoolTy && "Can only handle bool values!");
243       Values.push_back(Constant::getNullValue(Inst->getOperand(0)->getType()));
244       return Inst->getOperand(0);
245     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
246       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
247         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
248           if (LHS == RHS)
249             return LHS;
250     }
251   return 0;
252 }
253
254
255
256 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
257 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
258 /// the constants being compared.
259 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
260                                    std::vector<Constant*> &Values) {
261   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
262     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
263
264     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
265     // equal to one of the constants.
266     return true;
267   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
268     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
269         
270     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
271     // equal to one of the constants.
272     return false;
273   }
274   return false;
275 }
276
277 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
278 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
279 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
280 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
281   if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
282     std::vector<Value*> Operands(I->op_begin(), I->op_end());
283     I->getParent()->getInstList().erase(I);
284     for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
285       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Operands[i]))
286         ErasePossiblyDeadInstructionTree(OpI);
287   }
288 }
289
290 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
291 /// terminator instructions together.
292 ///
293 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
294   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
295
296   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
297   // successor, and if that successor has a PHI node, and if that PHI node has
298   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
299   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
300   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
301   std::set<BasicBlock*> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
302
303   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
304     if (SI1Succs.count(*I))
305       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
306            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI); ++BBI)
307         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
308             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
309           return false;
310         
311   return true;
312 }
313
314 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
315 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
316 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
317 /// ExistPred, and existing predecessor of Succ.
318 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
319                                   BasicBlock *ExistPred) {
320   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
321          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
322   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
323
324   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
325        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
326     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
327     PN->addIncoming(V, NewPred);
328   }
329 }
330
331 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
332 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
333 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
334 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
335 //
336 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
337 //
338 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
339   bool Changed = false;
340   Function *M = BB->getParent();
341
342   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
343   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
344   assert(&BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
345
346   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
347   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
348       *pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
349     //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
350
351     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
352     // of their predecessors is going away.
353     for_each(succ_begin(BB), succ_end(BB),
354              std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
355
356     while (!BB->empty()) {
357       Instruction &I = BB->back();
358       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
359       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
360       // what we replace the value with.  Note that since this block is 
361       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
362       // uses, that all uses will eventually be removed.
363       if (!I.use_empty()) 
364         // Make all users of this instruction reference the constant instead
365         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
366       
367       // Remove the instruction from the basic block
368       BB->getInstList().pop_back();
369     }
370     M->getBasicBlockList().erase(BB);
371     return true;
372   }
373
374   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
375   // away...
376   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
377
378   // Check to see if this block has no non-phi instructions and only a single
379   // successor.  If so, replace references to this basic block with references
380   // to the successor.
381   succ_iterator SI(succ_begin(BB));
382   if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
383
384     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
385     while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
386
387     if (BBI->isTerminator()) {   // Terminator is the only non-phi instruction!
388       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
389      
390       if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
391         // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
392         // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
393         // Be careful though, if this transformation fails (returns true) then
394         // we cannot do this transformation!
395         //
396         if (!PropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) {
397           //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
398           std::string OldName = BB->getName();
399
400           std::vector<BasicBlock*>
401             OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
402
403           // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
404           // delete them.
405           while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
406             if (PN->use_empty())
407               BB->getInstList().erase(BB->begin());  // Nuke instruction...
408             else {
409               // The instruction is alive, so this means that Succ must have
410               // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
411               // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
412               // strictly dominated Succ.
413               BB->getInstList().remove(BB->begin());
414               Succ->getInstList().push_front(PN);
415
416               // We need to add new entries for the PHI node to account for
417               // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
418               // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
419               // this means that we should any newly added incoming edges should
420               // use the PHI node as the value for these edges, because they are
421               // loop back edges.
422               
423               for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
424                 if (OldSuccPreds[i] != BB)
425                   PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
426             }
427
428           // Everything that jumped to BB now goes to Succ...
429           BB->replaceAllUsesWith(Succ);
430
431           // Delete the old basic block...
432           M->getBasicBlockList().erase(BB);
433         
434           if (!OldName.empty() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
435             Succ->setName(OldName);
436           
437           //cerr << "Function after removal: \n" << M;
438           return true;
439         }
440       }
441     }
442   }
443
444   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
445   // instruction into any unconditional branch predecessors.
446   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
447     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
448     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
449       // Find predecessors that end with unconditional branches.
450       std::vector<BasicBlock*> UncondBranchPreds;
451       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
452         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
453         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
454           if (BI->isUnconditional())
455             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
456       }
457       
458       // If we found some, do the transformation!
459       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
460         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
461           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
462           UncondBranchPreds.pop_back();
463           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
464           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
465           Instruction *NewRet = RI->clone();
466           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
467
468           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
469           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
470           if (NewRet->getNumOperands() == 1)
471             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(0)))
472               if (PN->getParent() == BB)
473                 NewRet->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
474           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
475           // longer branch to them.
476           BB->removePredecessor(Pred);
477           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
478         }
479
480         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
481         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
482           // We know there are no successors, so just nuke the block.
483           M->getBasicBlockList().erase(BB);
484
485         return true;
486       }
487     }
488   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->begin())) {
489     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
490     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
491     // destination with call instructions.
492     //
493     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
494     while (!Preds.empty()) {
495       BasicBlock *Pred = Preds.back();
496       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
497         if (II->getUnwindDest() == BB) {
498           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
499           // is now a fall through...
500           BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
501           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
502           
503           // Insert the call now...
504           std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
505           CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
506                                       II->getName(), BI);
507           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
508           II->replaceAllUsesWith(CI);
509           delete II;
510           Changed = true;
511         }
512       
513       Preds.pop_back();
514     }
515   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->begin())) {
516     // If the only instruction in this block is a switch instruction, see if we
517     // can fold the switch instruction into a switch in a predecessor block.
518     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
519     while (!Preds.empty()) {
520       BasicBlock *Pred = Preds.back();
521       Preds.pop_back();
522
523       // If the two blocks are switching on the same value, we can merge this
524       // switch into the predecessor's switch.
525       if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator()))
526         if (PSI->getCondition() == SI->getCondition() &&
527             SafeToMergeTerminators(SI, PSI)) {
528           // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
529           std::vector<std::pair<Constant*, BasicBlock*> > Cases;
530           BasicBlock *NewDefault = 0;
531           if (PSI->getDefaultDest() == BB) {
532             // If this is the default destination from PSI, only the edges in SI
533             // that don't occur in PSI, or that branch to BB will be activated.
534             std::set<Constant*> PSIHandled;
535             for (unsigned i = 1, e = PSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
536               if (PSI->getSuccessor(i) != BB)
537                 PSIHandled.insert(PSI->getCaseValue(i));
538               else {
539                 // This entry will be replaced.
540                 PSI->removeCase(i);
541                 --i; --e;
542               }
543
544             NewDefault = SI->getDefaultDest();
545             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
546               Constant *C = SI->getCaseValue(i);
547               if (!PSIHandled.count(C))
548                 Cases.push_back(std::make_pair(C, SI->getSuccessor(i)));
549             }
550
551           } else {
552             // If this is not the default destination from PSI, only the edges
553             // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
554             // activated.
555             std::set<Constant*> PSIHandled;
556             for (unsigned i = 1, e = PSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
557               if (PSI->getSuccessor(i) == BB) {
558                 // We know that BB doesn't have any PHI nodes in it, so just
559                 // drop the edges.
560                 PSIHandled.insert(PSI->getCaseValue(i));
561                 PSI->removeCase(i);
562                 --i; --e;
563               }
564
565             // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
566             // predecessor.  Figure out where they will all go now.
567             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
568               Constant *C = SI->getCaseValue(i);
569               if (PSIHandled.count(C)) {
570                 // If this is one we are capable of getting...
571                 Cases.push_back(std::make_pair(C, SI->getSuccessor(i)));
572                 PSIHandled.erase(C);         // This constant is taken care of
573               }
574             }
575
576             // If there are any constants vectored to BB that SI doesn't handle,
577             // they must go to the default destination of SI.
578             for (std::set<Constant*>::iterator I = PSIHandled.begin(),
579                    E = PSIHandled.end(); I != E; ++I)
580               Cases.push_back(std::make_pair(*I, SI->getDefaultDest()));
581           }
582
583           // Okay, at this point, we know which cases need to be added to the
584           // PSI switch and which destinations they go to.  If PSI needs its
585           // default destination changed, NewDefault is set.  Start changing
586           // stuff now.
587           if (NewDefault) {
588             AddPredecessorToBlock(NewDefault, Pred, BB);
589             PSI->setSuccessor(0, NewDefault);
590           }
591
592           // Okay, add all of the cases now.
593           for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i) {
594             AddPredecessorToBlock(Cases[i].second, Pred, BB);
595             PSI->addCase(Cases[i].first, Cases[i].second);
596           }
597
598           // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
599           // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
600           // to handle the case to preserve the behavior of the code.
601           BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
602           for (unsigned i = 0, e = PSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
603             if (PSI->getSuccessor(i) == BB) {
604               if (InfLoopBlock == 0) {
605                 // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
606                 // or it won't matter if it's hot. :)
607                 InfLoopBlock = new BasicBlock("infloop", BB->getParent());
608                 new BranchInst(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
609               }
610               PSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
611             }
612           
613           Changed = true;
614         }
615     }
616
617     // If we removed all predecessors of this block, recursively call
618     // SimplifyCFG to remove it.
619     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
620       return SimplifyCFG(BB);
621   }
622
623   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
624   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
625   // if there are no PHI nodes.
626   //
627   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
628   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
629   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
630     if (*PI != OnlyPred) {
631       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
632       break;
633     }
634   
635   BasicBlock *OnlySucc = 0;
636   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
637       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
638     // Check to see if there is only one distinct successor...
639     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
640     OnlySucc = BB;
641     for (; SI != SE; ++SI)
642       if (*SI != OnlySucc) {
643         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
644         break;
645       }
646   }
647
648   if (OnlySucc) {
649     //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << OnlyPred;
650     TerminatorInst *Term = OnlyPred->getTerminator();
651
652     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
653     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
654     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
655     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
656     // OnlyPred to OnlySucc.
657     //
658     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
659       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
660       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
661     }
662
663     // Delete the unconditional branch from the predecessor...
664     OnlyPred->getInstList().pop_back();
665       
666     // Move all definitions in the successor to the predecessor...
667     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
668                                      
669     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
670     // source...
671     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
672
673     std::string OldName = BB->getName();
674
675     // Erase basic block from the function... 
676     M->getBasicBlockList().erase(BB);
677
678     // Inherit predecessors name if it exists...
679     if (!OldName.empty() && !OnlyPred->hasName())
680       OnlyPred->setName(OldName);
681       
682     return true;
683   }
684
685   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
686     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
687       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
688       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
689         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
690         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
691         // 'setne's and'ed together, collect them.
692         Value *CompVal = 0;
693         std::vector<Constant*> Values;
694         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
695         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
696           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
697           // instruction can't handle, remove them now.
698           std::sort(Values.begin(), Values.end());
699           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
700           
701           // Figure out which block is which destination.
702           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
703           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
704           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
705           
706           // Create the new switch instruction now.
707           SwitchInst *New = new SwitchInst(CompVal, DefaultBB, BI);
708           
709           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
710           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
711             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
712           
713           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
714           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
715           // the number of edges added.
716           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
717                PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI); ++BBI) {
718             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
719             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
720               PN->addIncoming(InVal, *PI);
721           }
722
723           // Erase the old branch instruction.
724           (*PI)->getInstList().erase(BI);
725
726           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
727           // branch condition.
728           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
729           return true;
730         }
731       }
732
733   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
734   // eliminate it, do so now.
735   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
736     if (PN->getNumIncomingValues() == 2) {
737       // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
738       // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
739       // are trying to find the condition that is being branched on, which
740       // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
741       // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
742       // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
743       //
744       BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
745       if (Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse)) {
746         //std::cerr << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
747         //       << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
748
749         // Figure out where to insert instructions as necessary.
750         BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
751         while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) ++AfterPHIIt;
752
753         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
754         while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
755           ++I;
756
757           // If we can eliminate this PHI by directly computing it based on the
758           // condition, do so now.  We can't eliminate PHI nodes where the
759           // incoming values are defined in the conditional parts of the branch,
760           // so check for this.
761           //
762           if (DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB) &&
763               DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB)) {
764             Value *TrueVal =
765               PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
766             Value *FalseVal =
767               PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
768
769             // FIXME: when we have a 'select' statement, we can be completely
770             // generic and clean here and let the instcombine pass clean up
771             // after us, by folding the select instructions away when possible.
772             //
773             if (TrueVal == FalseVal) {
774               // Degenerate case...
775               PN->replaceAllUsesWith(TrueVal);
776               BB->getInstList().erase(PN);
777               Changed = true;
778             } else if (isa<ConstantBool>(TrueVal) &&
779                        isa<ConstantBool>(FalseVal)) {
780               if (TrueVal == ConstantBool::True) {
781                 // The PHI node produces the same thing as the condition.
782                 PN->replaceAllUsesWith(IfCond);
783               } else {
784                 // The PHI node produces the inverse of the condition.  Insert a
785                 // "NOT" instruction, which is really a XOR.
786                 Value *InverseCond =
787                   BinaryOperator::createNot(IfCond, IfCond->getName()+".inv",
788                                             AfterPHIIt);
789                 PN->replaceAllUsesWith(InverseCond);
790               }
791               BB->getInstList().erase(PN);
792               Changed = true;
793             } else if (isa<ConstantInt>(TrueVal) && isa<ConstantInt>(FalseVal)){
794               // If this is a PHI of two constant integers, we insert a cast of
795               // the boolean to the integer type in question, giving us 0 or 1.
796               // Then we multiply this by the difference of the two constants,
797               // giving us 0 if false, and the difference if true.  We add this
798               // result to the base constant, giving us our final value.  We
799               // rely on the instruction combiner to eliminate many special
800               // cases, like turning multiplies into shifts when possible.
801               std::string Name = PN->getName(); PN->setName("");
802               Value *TheCast = new CastInst(IfCond, TrueVal->getType(),
803                                             Name, AfterPHIIt);
804               Constant *TheDiff = ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
805                                                     cast<Constant>(TrueVal),
806                                                     cast<Constant>(FalseVal));
807               Value *V = TheCast;
808               if (TheDiff != ConstantInt::get(TrueVal->getType(), 1))
809                 V = BinaryOperator::create(Instruction::Mul, TheCast,
810                                            TheDiff, TheCast->getName()+".scale",
811                                            AfterPHIIt);
812               if (!cast<Constant>(FalseVal)->isNullValue())
813                 V = BinaryOperator::create(Instruction::Add, V, FalseVal,
814                                            V->getName()+".offs", AfterPHIIt);
815               PN->replaceAllUsesWith(V);
816               BB->getInstList().erase(PN);
817               Changed = true;
818             } else if (isa<ConstantInt>(FalseVal) &&
819                        cast<Constant>(FalseVal)->isNullValue()) {
820               // If the false condition is an integral zero value, we can
821               // compute the PHI by multiplying the condition by the other
822               // value.
823               std::string Name = PN->getName(); PN->setName("");
824               Value *TheCast = new CastInst(IfCond, TrueVal->getType(),
825                                             Name+".c", AfterPHIIt);
826               Value *V = BinaryOperator::create(Instruction::Mul, TrueVal,
827                                                 TheCast, Name, AfterPHIIt);
828               PN->replaceAllUsesWith(V);
829               BB->getInstList().erase(PN);
830               Changed = true;
831             } else if (isa<ConstantInt>(TrueVal) &&
832                        cast<Constant>(TrueVal)->isNullValue()) {
833               // If the true condition is an integral zero value, we can compute
834               // the PHI by multiplying the inverse condition by the other
835               // value.
836               std::string Name = PN->getName(); PN->setName("");
837               Value *NotCond = BinaryOperator::createNot(IfCond, Name+".inv",
838                                                          AfterPHIIt);
839               Value *TheCast = new CastInst(NotCond, TrueVal->getType(),
840                                             Name+".inv", AfterPHIIt);
841               Value *V = BinaryOperator::create(Instruction::Mul, FalseVal,
842                                                 TheCast, Name, AfterPHIIt);
843               PN->replaceAllUsesWith(V);
844               BB->getInstList().erase(PN);
845               Changed = true;
846             }
847           }
848         }
849       }
850     }
851   
852   return Changed;
853 }