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[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopUnswitch.cpp
index 83dc1836d6b445bad224fa72f9a96441236f95da..8d39a4dece31e4374d8727bb897376e6ca3a0441 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 //===-- LoopUnswitch.cpp - Hoist loop-invariant conditionals in loop ------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This pass transforms loops that contain branches on loop-invariant conditions
 #define DEBUG_TYPE "loop-unswitch"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/Constants.h"
+#include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "Support/Debug.h"
-#include "Support/Statistic.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include <algorithm>
+#include <set>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<> NumUnswitched("loop-unswitch", "Number of loops unswitched");
+STATISTIC(NumBranches, "Number of branches unswitched");
+STATISTIC(NumSwitches, "Number of switches unswitched");
+STATISTIC(NumSelects , "Number of selects unswitched");
+STATISTIC(NumTrivial , "Number of unswitches that are trivial");
+STATISTIC(NumSimplify, "Number of simplifications of unswitched code");
 
-  class LoopUnswitch : public FunctionPass {
+namespace {
+  cl::opt<unsigned>
+  Threshold("loop-unswitch-threshold", cl::desc("Max loop size to unswitch"),
+            cl::init(10), cl::Hidden);
+  
+  class VISIBILITY_HIDDEN LoopUnswitch : public LoopPass {
     LoopInfo *LI;  // Loop information
-    DominatorSet *DS;
+    LPPassManager *LPM;
+
+    // LoopProcessWorklist - Used to check if second loop needs processing
+    // after RewriteLoopBodyWithConditionConstant rewrites first loop.
+    std::vector<Loop*> LoopProcessWorklist;
+    SmallPtrSet<Value *,8> UnswitchedVals;
+    
+    bool OptimizeForSize;
+    bool redoLoop;
+
+    DominanceFrontier *DF;
+    DominatorTree *DT;
+    
+    /// LoopDF - Loop's dominance frontier. This set is a collection of 
+    /// loop exiting blocks' DF member blocks. However this does set does not
+    /// includes basic blocks that are inside loop.
+    SmallPtrSet<BasicBlock *, 8> LoopDF;
+
+    /// OrigLoopExitMap - This is used to map loop exiting block with 
+    /// corresponding loop exit block, before updating CFG.
+    DenseMap<BasicBlock *, BasicBlock *> OrigLoopExitMap;
   public:
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
-    bool visitLoop(Loop *L);
+    static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
+    explicit LoopUnswitch(bool Os = false) : 
+      LoopPass((intptr_t)&ID), OptimizeForSize(Os), redoLoop(false) {}
+
+    bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
+    bool processLoop(Loop *L);
 
     /// This transformation requires natural loop information & requires that
     /// loop preheaders be inserted into the CFG...
     ///
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
-      //AU.addRequired<DominatorSet>();
+      AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
       AU.addRequired<LoopInfo>();
       AU.addPreserved<LoopInfo>();
+      AU.addRequiredID(LCSSAID);
+      AU.addPreservedID(LCSSAID);
+      AU.addPreserved<DominatorTree>();
+      AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
     }
 
   private:
-    void VersionLoop(Value *LIC, Loop *L);
-    BasicBlock *SplitBlock(BasicBlock *BB, bool SplitAtTop);
-    void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC, bool Val);
+
+    /// RemoveLoopFromWorklist - If the specified loop is on the loop worklist,
+    /// remove it.
+    void RemoveLoopFromWorklist(Loop *L) {
+      std::vector<Loop*>::iterator I = std::find(LoopProcessWorklist.begin(),
+                                                 LoopProcessWorklist.end(), L);
+      if (I != LoopProcessWorklist.end())
+        LoopProcessWorklist.erase(I);
+    }
+
+    /// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
+    /// the appropriate Phi nodes as we do so.
+    void SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks,
+                        SmallVector<BasicBlock *, 8> &MiddleBlocks);
+
+    /// If BB's dominance frontier  has a member that is not part of loop L then 
+    /// remove it. Add NewDFMember in BB's dominance frontier.
+    void ReplaceLoopExternalDFMember(Loop *L, BasicBlock *BB,
+                                     BasicBlock *NewDFMember);
+      
+    bool UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val,Loop *L);
+    unsigned getLoopUnswitchCost(Loop *L, Value *LIC);
+    void UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant *Val,
+                                  BasicBlock *ExitBlock);
+    void UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *OnVal, Loop *L);
+
+    void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
+                                              Constant *Val, bool isEqual);
+
+    void EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
+                                        BasicBlock *TrueDest, 
+                                        BasicBlock *FalseDest,
+                                        Instruction *InsertPt);
+
+    void SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L);
+    void RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
+                           std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *l);
+    void RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L);
   };
-  RegisterOpt<LoopUnswitch> X("loop-unswitch", "Unswitch loops");
+  char LoopUnswitch::ID = 0;
+  RegisterPass<LoopUnswitch> X("loop-unswitch", "Unswitch loops");
 }
 
-FunctionPass *createLoopUnswitchPass() { return new LoopUnswitch(); }
+LoopPass *llvm::createLoopUnswitchPass(bool Os) { 
+  return new LoopUnswitch(Os); 
+}
 
-bool LoopUnswitch::runOnFunction(Function &F) {
-  bool Changed = false;
+/// FindLIVLoopCondition - Cond is a condition that occurs in L.  If it is
+/// invariant in the loop, or has an invariant piece, return the invariant.
+/// Otherwise, return null.
+static Value *FindLIVLoopCondition(Value *Cond, Loop *L, bool &Changed) {
+  // Constants should be folded, not unswitched on!
+  if (isa<Constant>(Cond)) return false;
+
+  // TODO: Handle: br (VARIANT|INVARIANT).
+  // TODO: Hoist simple expressions out of loops.
+  if (L->isLoopInvariant(Cond)) return Cond;
+  
+  if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond))
+    if (BO->getOpcode() == Instruction::And ||
+        BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
+      // If either the left or right side is invariant, we can unswitch on this,
+      // which will cause the branch to go away in one loop and the condition to
+      // simplify in the other one.
+      if (Value *LHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(0), L, Changed))
+        return LHS;
+      if (Value *RHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(1), L, Changed))
+        return RHS;
+    }
+  
+  return 0;
+}
+
+bool LoopUnswitch::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM_Ref) {
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  DS = 0; //&getAnalysis<DominatorSet>();
+  LPM = &LPM_Ref;
+  DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>();
+  DT = getAnalysisToUpdate<DominatorTree>();
+
+  bool Changed = false;
 
-  // Transform all the top-level loops.  Copy the loop list so that the child
-  // can update the loop tree if it needs to delete the loop.
-  std::vector<Loop*> SubLoops(LI->begin(), LI->end());
-  for (unsigned i = 0, e = SubLoops.size(); i != e; ++i)
-    Changed |= visitLoop(SubLoops[i]);
+  do {
+    redoLoop = false;
+    Changed |= processLoop(L);
+  } while(redoLoop);
 
   return Changed;
 }
 
-bool LoopUnswitch::visitLoop(Loop *L) {
+/// processLoop - Do actual work and unswitch loop if possible and profitable.
+bool LoopUnswitch::processLoop(Loop *L) {
+  assert(L->isLCSSAForm());
   bool Changed = false;
 
-  // Recurse through all subloops before we process this loop.  Copy the loop
-  // list so that the child can update the loop tree if it needs to delete the
-  // loop.
-  std::vector<Loop*> SubLoops(L->begin(), L->end());
-  for (unsigned i = 0, e = SubLoops.size(); i != e; ++i)
-    Changed |= visitLoop(SubLoops[i]);
-
   // Loop over all of the basic blocks in the loop.  If we find an interior
   // block that is branching on a loop-invariant condition, we can unswitch this
   // loop.
   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
        I != E; ++I) {
     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
-    if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
-      if (!isa<Constant>(SI) && L->isLoopInvariant(SI->getCondition()))
-        DEBUG(std::cerr << "Can't unswitching 'switch' loop %"
-              << L->getHeader()->getName() << ", cost = "
-              << L->getBlocks().size() << "\n" << **I);
-    } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
-      if (BI->isConditional() && !isa<Constant>(BI->getCondition()) &&
-          L->isLoopInvariant(BI->getCondition())) {
-        // Check to see if it would be profitable to unswitch this loop.
-        if (L->getBlocks().size() > 10) {
-          DEBUG(std::cerr << "NOT unswitching loop %"
-                << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
-                << L->getBlocks().size() << "\n");
-        } else {
-          // FIXME: check for profitability.
-          //std::cerr << "BEFORE:\n"; LI->dump();
-          
-          VersionLoop(BI->getCondition(), L);
-          
-          //std::cerr << "AFTER:\n"; LI->dump();
+    if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
+      // If this isn't branching on an invariant condition, we can't unswitch
+      // it.
+      if (BI->isConditional()) {
+        // See if this, or some part of it, is loop invariant.  If so, we can
+        // unswitch on it if we desire.
+        Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(BI->getCondition(), L, Changed);
+        if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, ConstantInt::getTrue(),
+                                             L)) {
+          ++NumBranches;
+          return true;
+        }
+      }      
+    } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
+      Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), L, Changed);
+      if (LoopCond && SI->getNumCases() > 1) {
+        // Find a value to unswitch on:
+        // FIXME: this should chose the most expensive case!
+        Constant *UnswitchVal = SI->getCaseValue(1);
+        // Do not process same value again and again.
+        if (!UnswitchedVals.insert(UnswitchVal))
+          continue;
+
+        if (UnswitchIfProfitable(LoopCond, UnswitchVal, L)) {
+          ++NumSwitches;
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+    
+    // Scan the instructions to check for unswitchable values.
+    for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end(); 
+         BBI != E; ++BBI)
+      if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI)) {
+        Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(), L, Changed);
+        if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond, ConstantInt::getTrue(),
+                                             L)) {
+          ++NumSelects;
           return true;
         }
       }
   }
   
+  assert(L->isLCSSAForm());
+  
   return Changed;
 }
 
-/// SplitBlock - Split the specified basic block into two pieces.  If SplitAtTop
-/// is false, this splits the block so the second half only has an unconditional
-/// branch.  If SplitAtTop is true, it makes it so the first half of the block
-/// only has an unconditional branch in it.
+/// isTrivialLoopExitBlock - Check to see if all paths from BB either:
+///   1. Exit the loop with no side effects.
+///   2. Branch to the latch block with no side-effects.
+///
+/// If these conditions are true, we return true and set ExitBB to the block we
+/// exit through.
+///
+static bool isTrivialLoopExitBlockHelper(Loop *L, BasicBlock *BB,
+                                         BasicBlock *&ExitBB,
+                                         std::set<BasicBlock*> &Visited) {
+  if (!Visited.insert(BB).second) {
+    // Already visited and Ok, end of recursion.
+    return true;
+  } else if (!L->contains(BB)) {
+    // Otherwise, this is a loop exit, this is fine so long as this is the
+    // first exit.
+    if (ExitBB != 0) return false;
+    ExitBB = BB;
+    return true;
+  }
+  
+  // Otherwise, this is an unvisited intra-loop node.  Check all successors.
+  for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI) {
+    // Check to see if the successor is a trivial loop exit.
+    if (!isTrivialLoopExitBlockHelper(L, *SI, ExitBB, Visited))
+      return false;
+  }
+
+  // Okay, everything after this looks good, check to make sure that this block
+  // doesn't include any side effects.
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
+    if (I->mayWriteToMemory())
+      return false;
+  
+  return true;
+}
+
+/// isTrivialLoopExitBlock - Return true if the specified block unconditionally
+/// leads to an exit from the specified loop, and has no side-effects in the 
+/// process.  If so, return the block that is exited to, otherwise return null.
+static BasicBlock *isTrivialLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *BB) {
+  std::set<BasicBlock*> Visited;
+  Visited.insert(L->getHeader());  // Branches to header are ok.
+  BasicBlock *ExitBB = 0;
+  if (isTrivialLoopExitBlockHelper(L, BB, ExitBB, Visited))
+    return ExitBB;
+  return 0;
+}
+
+/// IsTrivialUnswitchCondition - Check to see if this unswitch condition is
+/// trivial: that is, that the condition controls whether or not the loop does
+/// anything at all.  If this is a trivial condition, unswitching produces no
+/// code duplications (equivalently, it produces a simpler loop and a new empty
+/// loop, which gets deleted).
+///
+/// If this is a trivial condition, return true, otherwise return false.  When
+/// returning true, this sets Cond and Val to the condition that controls the
+/// trivial condition: when Cond dynamically equals Val, the loop is known to
+/// exit.  Finally, this sets LoopExit to the BB that the loop exits to when
+/// Cond == Val.
+///
+static bool IsTrivialUnswitchCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant **Val = 0,
+                                       BasicBlock **LoopExit = 0) {
+  BasicBlock *Header = L->getHeader();
+  TerminatorInst *HeaderTerm = Header->getTerminator();
+  
+  BasicBlock *LoopExitBB = 0;
+  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(HeaderTerm)) {
+    // If the header block doesn't end with a conditional branch on Cond, we
+    // can't handle it.
+    if (!BI->isConditional() || BI->getCondition() != Cond)
+      return false;
+  
+    // Check to see if a successor of the branch is guaranteed to go to the
+    // latch block or exit through a one exit block without having any 
+    // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
+    // this.
+    if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(L, BI->getSuccessor(0)))) {
+      if (Val) *Val = ConstantInt::getTrue();
+    } else if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(L, BI->getSuccessor(1)))) {
+      if (Val) *Val = ConstantInt::getFalse();
+    }
+  } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(HeaderTerm)) {
+    // If this isn't a switch on Cond, we can't handle it.
+    if (SI->getCondition() != Cond) return false;
+    
+    // Check to see if a successor of the switch is guaranteed to go to the
+    // latch block or exit through a one exit block without having any 
+    // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
+    // this.  Note that we can't trivially unswitch on the default case.
+    for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
+      if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(L, SI->getSuccessor(i)))) {
+        // Okay, we found a trivial case, remember the value that is trivial.
+        if (Val) *Val = SI->getCaseValue(i);
+        break;
+      }
+  }
+
+  // If we didn't find a single unique LoopExit block, or if the loop exit block
+  // contains phi nodes, this isn't trivial.
+  if (!LoopExitBB || isa<PHINode>(LoopExitBB->begin()))
+    return false;   // Can't handle this.
+  
+  if (LoopExit) *LoopExit = LoopExitBB;
+  
+  // We already know that nothing uses any scalar values defined inside of this
+  // loop.  As such, we just have to check to see if this loop will execute any
+  // side-effecting instructions (e.g. stores, calls, volatile loads) in the
+  // part of the loop that the code *would* execute.  We already checked the
+  // tail, check the header now.
+  for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(), E = Header->end(); I != E; ++I)
+    if (I->mayWriteToMemory())
+      return false;
+  return true;
+}
+
+/// getLoopUnswitchCost - Return the cost (code size growth) that will happen if
+/// we choose to unswitch the specified loop on the specified value.
 ///
-/// This method updates the LoopInfo for this function to correctly reflect the
-/// CFG changes made.
-BasicBlock *LoopUnswitch::SplitBlock(BasicBlock *BB, bool SplitAtTop) {
-  BasicBlock::iterator SplitPoint;
-  if (!SplitAtTop)
-    SplitPoint = BB->getTerminator();
-  else {
-    SplitPoint = BB->begin();
-    while (isa<PHINode>(SplitPoint)) ++SplitPoint;
+unsigned LoopUnswitch::getLoopUnswitchCost(Loop *L, Value *LIC) {
+  // If the condition is trivial, always unswitch.  There is no code growth for
+  // this case.
+  if (IsTrivialUnswitchCondition(L, LIC))
+    return 0;
+  
+  // FIXME: This is really overly conservative.  However, more liberal 
+  // estimations have thus far resulted in excessive unswitching, which is bad
+  // both in compile time and in code size.  This should be replaced once
+  // someone figures out how a good estimation.
+  return L->getBlocks().size();
+  
+  unsigned Cost = 0;
+  // FIXME: this is brain dead.  It should take into consideration code
+  // shrinkage.
+  for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
+       I != E; ++I) {
+    BasicBlock *BB = *I;
+    // Do not include empty blocks in the cost calculation.  This happen due to
+    // loop canonicalization and will be removed.
+    if (BB->begin() == BasicBlock::iterator(BB->getTerminator()))
+      continue;
+    
+    // Count basic blocks.
+    ++Cost;
   }
 
-  BasicBlock *New = BB->splitBasicBlock(SplitPoint, BB->getName()+".tail");
-  // New now lives in whichever loop that BB used to.
-  if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
-    L->addBasicBlockToLoop(New, *LI);
-  return SplitAtTop ? BB : New;
+  return Cost;
 }
 
+/// UnswitchIfProfitable - We have found that we can unswitch L when
+/// LoopCond == Val to simplify the loop.  If we decide that this is profitable,
+/// unswitch the loop, reprocess the pieces, then return true.
+bool LoopUnswitch::UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val,Loop *L){
+  // Check to see if it would be profitable to unswitch this loop.
+  unsigned Cost = getLoopUnswitchCost(L, LoopCond);
 
-// RemapInstruction - Convert the instruction operands from referencing the 
+  // Do not do non-trivial unswitch while optimizing for size.
+  if (Cost && OptimizeForSize)
+    return false;
+
+  if (Cost > Threshold) {
+    // FIXME: this should estimate growth by the amount of code shared by the
+    // resultant unswitched loops.
+    //
+    DOUT << "NOT unswitching loop %"
+         << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
+         << L->getBlocks().size() << "\n";
+    return false;
+  }
+  
+  // If this is a trivial condition to unswitch (which results in no code
+  // duplication), do it now.
+  Constant *CondVal;
+  BasicBlock *ExitBlock;
+  if (IsTrivialUnswitchCondition(L, LoopCond, &CondVal, &ExitBlock)) {
+    UnswitchTrivialCondition(L, LoopCond, CondVal, ExitBlock);
+  } else {
+    UnswitchNontrivialCondition(LoopCond, Val, L);
+  }
+  return true;
+}
+
+// RemapInstruction - Convert the instruction operands from referencing the
 // current values into those specified by ValueMap.
 //
-static inline void RemapInstruction(Instruction *I, 
-                                    std::map<const Value *, Value*> &ValueMap) {
+static inline void RemapInstruction(Instruction *I,
+                                    DenseMap<const Value *, Value*> &ValueMap) {
   for (unsigned op = 0, E = I->getNumOperands(); op != E; ++op) {
     Value *Op = I->getOperand(op);
-    std::map<const Value *, Value*>::iterator It = ValueMap.find(Op);
+    DenseMap<const Value *, Value*>::iterator It = ValueMap.find(Op);
     if (It != ValueMap.end()) Op = It->second;
     I->setOperand(op, Op);
   }
 }
 
+// CloneDomInfo - NewBB is cloned from Orig basic block. Now clone Dominator
+// Info.
+//
+// If Orig block's immediate dominator is mapped in VM then use corresponding
+// immediate dominator from the map. Otherwise Orig block's dominator is also
+// NewBB's dominator.
+//
+// OrigPreheader is loop pre-header before this pass started
+// updating CFG. NewPrehader is loops new pre-header. However, after CFG
+// manipulation, loop L may not exist. So rely on input parameter NewPreheader.
+void CloneDomInfo(BasicBlock *NewBB, BasicBlock *Orig, 
+                  BasicBlock *NewPreheader, BasicBlock *OrigPreheader, 
+                  BasicBlock *OrigHeader,
+                  DominatorTree *DT, DominanceFrontier *DF,
+                  DenseMap<const Value*, Value*> &VM) {
+
+  // If NewBB alreay has found its place in domiantor tree then no need to do
+  // anything.
+  if (DT->getNode(NewBB))
+    return;
+
+  // If Orig does not have any immediate domiantor then its clone, NewBB, does 
+  // not need any immediate dominator.
+  DomTreeNode *OrigNode = DT->getNode(Orig);
+  if (!OrigNode)
+    return;
+  DomTreeNode *OrigIDomNode = OrigNode->getIDom();
+  if (!OrigIDomNode)
+    return;
+
+  BasicBlock *OrigIDom = NULL; 
+
+  // If Orig is original loop header then its immediate dominator is
+  // NewPreheader.
+  if (Orig == OrigHeader)
+    OrigIDom = NewPreheader;
+
+  // If Orig is new pre-header then its immediate dominator is
+  // original pre-header.
+  else if (Orig == NewPreheader)
+    OrigIDom = OrigPreheader;
+
+  // Other as DT to find Orig's immediate dominator.
+  else
+     OrigIDom = OrigIDomNode->getBlock();
+
+  // Initially use Orig's immediate dominator as NewBB's immediate dominator.
+  BasicBlock *NewIDom = OrigIDom;
+  DenseMap<const Value*, Value*>::iterator I = VM.find(OrigIDom);
+  if (I != VM.end()) {
+    NewIDom = cast<BasicBlock>(I->second);
+    
+    // If NewIDom does not have corresponding dominatore tree node then
+    // get one.
+    if (!DT->getNode(NewIDom))
+      CloneDomInfo(NewIDom, OrigIDom, NewPreheader, OrigPreheader, 
+                   OrigHeader, DT, DF, VM);
+  }
+  
+  DT->addNewBlock(NewBB, NewIDom);
+  
+  // Copy cloned dominance frontiner set
+  DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet;
+  if (DF) {
+    DominanceFrontier::iterator DFI = DF->find(Orig);
+    if ( DFI != DF->end()) {
+      DominanceFrontier::DomSetType S = DFI->second;
+      for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator I = S.begin(), E = S.end();
+           I != E; ++I) {
+        BasicBlock *BB = *I;
+        DenseMap<const Value*, Value*>::iterator IDM = VM.find(BB);
+        if (IDM != VM.end())
+          NewDFSet.insert(cast<BasicBlock>(IDM->second));
+        else
+          NewDFSet.insert(BB);
+      }
+    }
+    DF->addBasicBlock(NewBB, NewDFSet);
+  }
+}
+
 /// CloneLoop - Recursively clone the specified loop and all of its children,
 /// mapping the blocks with the specified map.
-static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, std::map<const Value*, Value*> &VM,
-                       LoopInfo *LI) {
+static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, DenseMap<const Value*, Value*> &VM,
+                       LoopInfo *LI, LPPassManager *LPM) {
   Loop *New = new Loop();
 
-  if (PL)
-    PL->addChildLoop(New);
-  else
-    LI->addTopLevelLoop(New);
+  LPM->insertLoop(New, PL);
 
   // Add all of the blocks in L to the new loop.
   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
        I != E; ++I)
     if (LI->getLoopFor(*I) == L)
-      New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), *LI);
+      New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), LI->getBase());
 
   // Add all of the subloops to the new loop.
   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
-    CloneLoop(*I, New, VM, LI);
-  
+    CloneLoop(*I, New, VM, LI, LPM);
+
   return New;
 }
 
+/// EmitPreheaderBranchOnCondition - Emit a conditional branch on two values
+/// if LIC == Val, branch to TrueDst, otherwise branch to FalseDest.  Insert the
+/// code immediately before InsertPt.
+void LoopUnswitch::EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
+                                                  BasicBlock *TrueDest,
+                                                  BasicBlock *FalseDest,
+                                                  Instruction *InsertPt) {
+  // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
+  // code is the true version and the new code is the false version.
+  Value *BranchVal = LIC;
+  if (!isa<ConstantInt>(Val) || Val->getType() != Type::Int1Ty)
+    BranchVal = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, LIC, Val, "tmp", InsertPt);
+  else if (Val != ConstantInt::getTrue())
+    // We want to enter the new loop when the condition is true.
+    std::swap(TrueDest, FalseDest);
 
-/// InsertPHINodesForUsesOutsideLoop - If this instruction is used outside of
-/// the specified loop, insert a PHI node in the appropriate exit block to merge
-/// the values in the two different loop versions.
-///
-/// Most values are not used outside of the loop they are defined in, so be
-/// efficient for this case.
-///
-static AllocaInst *
-InsertPHINodesForUsesOutsideLoop(Instruction *OI, Instruction *NI,
-                                 DominatorSet &DS, Loop *OL, Loop *NL,
-                                 std::vector<BasicBlock*> &OldExitBlocks,
-                                 std::map<const Value*, Value*> &ValueMap) {
-  assert(OI->getType() == NI->getType() && OI->getOpcode() == NI->getOpcode() &&
-         "Hrm, should be mapping between identical instructions!");
-  for (Value::use_iterator UI = OI->use_begin(), E = OI->use_end(); UI != E;
-       ++UI)
-    if (!OL->contains(cast<Instruction>(*UI)->getParent()) &&
-        !NL->contains(cast<Instruction>(*UI)->getParent()))
-      goto UsedOutsideOfLoop;
-  return 0;
+  // Insert the new branch.
+  new BranchInst(TrueDest, FalseDest, BranchVal, InsertPt);
+
+}
+
+
+/// UnswitchTrivialCondition - Given a loop that has a trivial unswitchable
+/// condition in it (a cond branch from its header block to its latch block,
+/// where the path through the loop that doesn't execute its body has no 
+/// side-effects), unswitch it.  This doesn't involve any code duplication, just
+/// moving the conditional branch outside of the loop and updating loop info.
+void LoopUnswitch::UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, 
+                                            Constant *Val, 
+                                            BasicBlock *ExitBlock) {
+  DOUT << "loop-unswitch: Trivial-Unswitch loop %"
+       << L->getHeader()->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
+       << " blocks] in Function " << L->getHeader()->getParent()->getName()
+       << " on cond: " << *Val << " == " << *Cond << "\n";
   
-UsedOutsideOfLoop:
-  // Okay, this instruction is used outside of the current loop.  Insert a PHI
-  // nodes for the instruction merging the values together.
-
-  // FIXME: For now we just spill the object to the stack, assuming that a
-  // subsequent mem2reg pass will clean up after us.  This should be improved in
-  // two ways:
-  //  1. If there is only one exit block, trivially insert the PHI nodes
-  //  2. Once we update domfrontier, we should do the promotion after everything
-  //     is stable again.
-  AllocaInst *Result = DemoteRegToStack(*OI);
-
-  // Store to the stack location right after the new instruction.
-  BasicBlock::iterator InsertPoint = NI;
-  if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(NI))
-    InsertPoint = II->getNormalDest()->begin();
-  else
-    ++InsertPoint;
-  while (isa<PHINode>(InsertPoint)) ++InsertPoint;
-  new StoreInst(NI, Result, InsertPoint);
-  return Result;
+  // First step, split the preheader, so that we know that there is a safe place
+  // to insert the conditional branch.  We will change 'OrigPH' to have a
+  // conditional branch on Cond.
+  BasicBlock *OrigPH = L->getLoopPreheader();
+  BasicBlock *NewPH = SplitEdge(OrigPH, L->getHeader(), this);
+
+  // Now that we have a place to insert the conditional branch, create a place
+  // to branch to: this is the exit block out of the loop that we should
+  // short-circuit to.
+  
+  // Split this block now, so that the loop maintains its exit block, and so
+  // that the jump from the preheader can execute the contents of the exit block
+  // without actually branching to it (the exit block should be dominated by the
+  // loop header, not the preheader).
+  assert(!L->contains(ExitBlock) && "Exit block is in the loop?");
+  BasicBlock *NewExit = SplitBlock(ExitBlock, ExitBlock->begin(), this);
+    
+  // Okay, now we have a position to branch from and a position to branch to, 
+  // insert the new conditional branch.
+  EmitPreheaderBranchOnCondition(Cond, Val, NewExit, NewPH, 
+                                 OrigPH->getTerminator());
+  LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OrigPH->getTerminator(), L);
+  OrigPH->getTerminator()->eraseFromParent();
+
+  // We need to reprocess this loop, it could be unswitched again.
+  redoLoop = true;
+  
+  // Now that we know that the loop is never entered when this condition is a
+  // particular value, rewrite the loop with this info.  We know that this will
+  // at least eliminate the old branch.
+  RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, Cond, Val, false);
+  ++NumTrivial;
 }
 
+/// ReplaceLoopExternalDFMember -
+/// If BB's dominance frontier  has a member that is not part of loop L then 
+/// remove it. Add NewDFMember in BB's dominance frontier.
+void LoopUnswitch::ReplaceLoopExternalDFMember(Loop *L, BasicBlock *BB,
+                                               BasicBlock *NewDFMember) {
+  
+  DominanceFrontier::iterator DFI = DF->find(BB);
+  if (DFI == DF->end())
+    return;
+  
+  DominanceFrontier::DomSetType &DFSet = DFI->second;
+  for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator DI = DFSet.begin(),
+         DE = DFSet.end(); DI != DE;) {
+    BasicBlock *B = *DI++;
+    if (L->contains(B))
+      continue;
 
+    DF->removeFromFrontier(DFI, B);
+    LoopDF.insert(B);
+  }
 
-/// VersionLoop - We determined that the loop is profitable to unswitch and
-/// contains a branch on a loop invariant condition.  Split it into loop
-/// versions and test the condition outside of either loop.
-void LoopUnswitch::VersionLoop(Value *LIC, Loop *L) {
-  Function *F = L->getHeader()->getParent();
+  DF->addToFrontier(DFI, NewDFMember);
+}
+
+/// SplitExitEdges -
+/// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
+/// the appropriate Phi nodes as we do so.
+void LoopUnswitch::SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks,
+                                  SmallVector<BasicBlock *, 8> &MiddleBlocks) {
+
+  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
+    std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(ExitBlock), pred_end(ExitBlock));
+
+    for (unsigned j = 0, e = Preds.size(); j != e; ++j) {
+      BasicBlock* MiddleBlock = SplitEdge(Preds[j], ExitBlock, this);
+      MiddleBlocks.push_back(MiddleBlock);
+      BasicBlock* StartBlock = Preds[j];
+      BasicBlock* EndBlock;
+      if (MiddleBlock->getSinglePredecessor() == ExitBlock) {
+        EndBlock = MiddleBlock;
+        MiddleBlock = EndBlock->getSinglePredecessor();;
+      } else {
+        EndBlock = ExitBlock;
+      }
+      
+      OrigLoopExitMap[StartBlock] = EndBlock;
+
+      std::set<PHINode*> InsertedPHIs;
+      PHINode* OldLCSSA = 0;
+      for (BasicBlock::iterator I = EndBlock->begin();
+           (OldLCSSA = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I) {
+        Value* OldValue = OldLCSSA->getIncomingValueForBlock(MiddleBlock);
+        PHINode* NewLCSSA = new PHINode(OldLCSSA->getType(),
+                                        OldLCSSA->getName() + ".us-lcssa",
+                                        MiddleBlock->getTerminator());
+        NewLCSSA->addIncoming(OldValue, StartBlock);
+        OldLCSSA->setIncomingValue(OldLCSSA->getBasicBlockIndex(MiddleBlock),
+                                   NewLCSSA);
+        InsertedPHIs.insert(NewLCSSA);
+      }
 
-  DEBUG(std::cerr << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
-        << L->getHeader()->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
-        << " blocks] in Function " << F->getName()
-        << " on cond:" << *LIC << "\n");
+      BasicBlock::iterator InsertPt = EndBlock->begin();
+      while (dyn_cast<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
+      for (BasicBlock::iterator I = MiddleBlock->begin();
+         (OldLCSSA = dyn_cast<PHINode>(I)) && InsertedPHIs.count(OldLCSSA) == 0;
+         ++I) {
+        PHINode *NewLCSSA = new PHINode(OldLCSSA->getType(),
+                                        OldLCSSA->getName() + ".us-lcssa",
+                                        InsertPt);
+        OldLCSSA->replaceAllUsesWith(NewLCSSA);
+        NewLCSSA->addIncoming(OldLCSSA, MiddleBlock);
+      }
+
+      if (DF && DT) {
+        // StartBlock -- > MiddleBlock -- > EndBlock
+        // StartBlock is loop exiting block. EndBlock will become merge point 
+        // of two loop exits after loop unswitch.
+        
+        // If StartBlock's DF member includes a block that is not loop member 
+        // then replace that DF member with EndBlock.
+
+        // If MiddleBlock's DF member includes a block that is not loop member
+        // tnen replace that DF member with EndBlock.
+
+        ReplaceLoopExternalDFMember(L, StartBlock, EndBlock);
+        ReplaceLoopExternalDFMember(L, MiddleBlock, EndBlock);
+      }
+    }    
+  }
+
+}
 
+/// UnswitchNontrivialCondition - We determined that the loop is profitable 
+/// to unswitch when LIC equal Val.  Split it into loop versions and test the 
+/// condition outside of either loop.  Return the loops created as Out1/Out2.
+void LoopUnswitch::UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *Val, 
+                                               Loop *L) {
+  Function *F = L->getHeader()->getParent();
+  DOUT << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
+       << L->getHeader()->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
+       << " blocks] in Function " << F->getName()
+       << " when '" << *Val << "' == " << *LIC << "\n";
+
+  // LoopBlocks contains all of the basic blocks of the loop, including the
+  // preheader of the loop, the body of the loop, and the exit blocks of the 
+  // loop, in that order.
   std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
 
   // First step, split the preheader and exit blocks, and add these blocks to
   // the LoopBlocks list.
+  BasicBlock *OrigHeader = L->getHeader();
   BasicBlock *OrigPreheader = L->getLoopPreheader();
-  LoopBlocks.push_back(SplitBlock(OrigPreheader, false));
+  BasicBlock *NewPreheader = SplitEdge(OrigPreheader, L->getHeader(), this);
+  LoopBlocks.push_back(NewPreheader);
 
   // We want the loop to come after the preheader, but before the exit blocks.
   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), L->block_begin(), L->block_end());
 
-  std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
-  L->getExitBlocks(ExitBlocks);
-  std::sort(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
-  ExitBlocks.erase(std::unique(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end()),
-                   ExitBlocks.end());
-  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
-    LoopBlocks.push_back(ExitBlocks[i] = SplitBlock(ExitBlocks[i], true));
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+  L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
+
+  // Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
+  // the appropriate Phi nodes as we do so.
+  SmallVector<BasicBlock *,8> MiddleBlocks;
+  SplitExitEdges(L, ExitBlocks, MiddleBlocks);
+
+  // The exit blocks may have been changed due to edge splitting, recompute.
+  ExitBlocks.clear();
+  L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
+
+  // Add exit blocks to the loop blocks.
+  LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
 
   // Next step, clone all of the basic blocks that make up the loop (including
   // the loop preheader and exit blocks), keeping track of the mapping between
   // the instructions and blocks.
   std::vector<BasicBlock*> NewBlocks;
   NewBlocks.reserve(LoopBlocks.size());
-  std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
+  DenseMap<const Value*, Value*> ValueMap;
   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
-    NewBlocks.push_back(CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], ValueMap, ".us", F));
-    ValueMap[LoopBlocks[i]] = NewBlocks.back();  // Keep the BB mapping.
+    BasicBlock *New = CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], ValueMap, ".us", F);
+    NewBlocks.push_back(New);
+    ValueMap[LoopBlocks[i]] = New;  // Keep the BB mapping.
+    LPM->cloneBasicBlockSimpleAnalysis(LoopBlocks[i], New, L);
+  }
+
+  // OutSiders are basic block that are dominated by original header and
+  // at the same time they are not part of loop.
+  SmallPtrSet<BasicBlock *, 8> OutSiders;
+  if (DT) {
+    DomTreeNode *OrigHeaderNode = DT->getNode(OrigHeader);
+    for(std::vector<DomTreeNode*>::iterator DI = OrigHeaderNode->begin(), 
+          DE = OrigHeaderNode->end();  DI != DE; ++DI) {
+      BasicBlock *B = (*DI)->getBlock();
+
+      DenseMap<const Value*, Value*>::iterator VI = ValueMap.find(B);
+      if (VI == ValueMap.end()) 
+        OutSiders.insert(B);
+    }
   }
 
   // Splice the newly inserted blocks into the function right before the
@@ -281,14 +788,34 @@ void LoopUnswitch::VersionLoop(Value *LIC, Loop *L) {
                                 NewBlocks[0], F->end());
 
   // Now we create the new Loop object for the versioned loop.
-  Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), ValueMap, LI);
-  if (Loop *Parent = L->getParentLoop()) {
+  Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), ValueMap, LI, LPM);
+  Loop *ParentLoop = L->getParentLoop();
+  if (ParentLoop) {
     // Make sure to add the cloned preheader and exit blocks to the parent loop
     // as well.
-    Parent->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], *LI);
-    for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
-      Parent->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(ValueMap[ExitBlocks[i]]),
-                                  *LI);
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], LI->getBase());
+  }
+  
+  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *NewExit = cast<BasicBlock>(ValueMap[ExitBlocks[i]]);
+    // The new exit block should be in the same loop as the old one.
+    if (Loop *ExitBBLoop = LI->getLoopFor(ExitBlocks[i]))
+      ExitBBLoop->addBasicBlockToLoop(NewExit, LI->getBase());
+    
+    assert(NewExit->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
+           "Exit block should have been split to have one successor!");
+    BasicBlock *ExitSucc = NewExit->getTerminator()->getSuccessor(0);
+    
+    // If the successor of the exit block had PHI nodes, add an entry for
+    // NewExit.
+    PHINode *PN;
+    for (BasicBlock::iterator I = ExitSucc->begin();
+         (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I) {
+      Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExitBlocks[i]);
+      DenseMap<const Value *, Value*>::iterator It = ValueMap.find(V);
+      if (It != ValueMap.end()) V = It->second;
+      PN->addIncoming(V, NewExit);
+    }
   }
 
   // Rewrite the code to refer to itself.
@@ -296,62 +823,484 @@ void LoopUnswitch::VersionLoop(Value *LIC, Loop *L) {
     for (BasicBlock::iterator I = NewBlocks[i]->begin(),
            E = NewBlocks[i]->end(); I != E; ++I)
       RemapInstruction(I, ValueMap);
+  
+  // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
+  BranchInst *OldBR = cast<BranchInst>(OrigPreheader->getTerminator());
+  assert(OldBR->isUnconditional() && OldBR->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
+         "Preheader splitting did not work correctly!");
 
-  // If the instructions are used outside of the loop, insert a PHI node in any
-  // exit blocks dominated by the instruction.
-  for (unsigned i = 0, e = NewBlocks.size(); i != e; ++i)
-    for (BasicBlock::iterator OI = LoopBlocks[i]->begin(),
-           E = LoopBlocks[i]->end(); OI != E; ++OI)
-      if (!OI->use_empty()) {
-        std::map<const Value*,Value*>::iterator OII = ValueMap.find(OI);
-        // The PHINode rewriting stuff can insert stores that are not in the
-        // mapping.  Don't mess around with them.
-        if (OII != ValueMap.end()) {
-          Instruction *NI = cast<Instruction>(OII->second);
-          InsertPHINodesForUsesOutsideLoop(OI, NI, *DS, L, NewLoop,
-                                           ExitBlocks, ValueMap);
+  // Emit the new branch that selects between the two versions of this loop.
+  EmitPreheaderBranchOnCondition(LIC, Val, NewBlocks[0], LoopBlocks[0], OldBR);
+  LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OldBR, L);
+  OldBR->eraseFromParent();
+
+  // Update dominator info
+  if (DF && DT) {
+
+    SmallVector<BasicBlock *,4> ExitingBlocks;
+    L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+
+    // Clone dominator info for all cloned basic block.
+    for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *LBB = LoopBlocks[i];
+      BasicBlock *NBB = NewBlocks[i];
+      CloneDomInfo(NBB, LBB, NewPreheader, OrigPreheader, 
+                   OrigHeader, DT, DF, ValueMap);
+
+      //   If LBB's dominance frontier includes DFMember 
+      //      such that DFMember is also a member of LoopDF then
+      //         - Remove DFMember from LBB's dominance frontier
+      //         - Copy loop exiting blocks', that are dominated by BB, dominance frontier
+      //           member in BB's dominance frontier
+
+      DominanceFrontier::iterator LBBI = DF->find(LBB);
+      DominanceFrontier::iterator NBBI = DF->find(NBB);
+      if (LBBI == DF->end())
+        continue;
+
+      DominanceFrontier::DomSetType &LBSet = LBBI->second;
+      for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator LI = LBSet.begin(),
+             LE = LBSet.end(); LI != LE; /* NULL */) {
+        BasicBlock *B = *LI++;
+        if (B == LBB && B == L->getHeader())
+          continue;
+        bool removeB = false;
+        if (!LoopDF.count(B))
+          continue;
+        
+        // If LBB dominates loop exits then insert loop exit block's DF
+        // into B's DF.
+        for(SmallVector<BasicBlock *, 4>::iterator LExitI = ExitingBlocks.begin(),
+              LExitE = ExitingBlocks.end(); LExitI != LExitE; ++LExitI) {
+          BasicBlock *E = *LExitI;
+          
+          if (!DT->dominates(LBB,E))
+            continue;
+          
+          DenseMap<BasicBlock *, BasicBlock *>::iterator DFBI = 
+            OrigLoopExitMap.find(E);
+          if (DFBI == OrigLoopExitMap.end()) 
+            continue;
+          
+          BasicBlock *DFB = DFBI->second;
+          DF->addToFrontier(LBBI, DFB);
+          DF->addToFrontier(NBBI, DFB);
+          removeB = true;
+        }
+        
+        // If B's replacement is inserted in DF then now is the time to remove B.
+        if (removeB) {
+          DF->removeFromFrontier(LBBI, B);
+          if (L->contains(B))
+            DF->removeFromFrontier(NBBI, cast<BasicBlock>(ValueMap[B]));
+          else
+            DF->removeFromFrontier(NBBI, B);
         }
       }
 
-  // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
-  assert(isa<BranchInst>(OrigPreheader->getTerminator()) &&
-         cast<BranchInst>(OrigPreheader->getTerminator())->isUnconditional() &&
-         OrigPreheader->getTerminator()->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
-         "Preheader splitting did not work correctly!");
-  // Remove the unconditional branch to LoopBlocks[0].
-  OrigPreheader->getInstList().pop_back();
+    }
 
-  // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
-  // code is the true version and the new code is the false version.
-  new BranchInst(LoopBlocks[0], NewBlocks[0], LIC, OrigPreheader);
+    // MiddleBlocks are dominated by original pre header. SplitEdge updated
+    // MiddleBlocks' dominance frontier appropriately.
+    for (unsigned i = 0, e = MiddleBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *MBB = MiddleBlocks[i];
+      if (!MBB->getSinglePredecessor())
+        DT->changeImmediateDominator(MBB, OrigPreheader);
+    }
+
+    // All Outsiders are now dominated by original pre header.
+    for (SmallPtrSet<BasicBlock *, 8>::iterator OI = OutSiders.begin(),
+           OE = OutSiders.end(); OI != OE; ++OI) {
+      BasicBlock *OB = *OI;
+      DT->changeImmediateDominator(OB, OrigPreheader);
+    }
+
+    // New loop headers are dominated by original preheader
+    DT->changeImmediateDominator(NewBlocks[0], OrigPreheader);
+    DT->changeImmediateDominator(LoopBlocks[0], OrigPreheader);
+  }
+
+  LoopProcessWorklist.push_back(NewLoop);
+  redoLoop = true;
 
   // Now we rewrite the original code to know that the condition is true and the
   // new code to know that the condition is false.
-  RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, LIC, true);
-  RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LIC, false);
-  ++NumUnswitched;
+  RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L      , LIC, Val, false);
+  
+  // It's possible that simplifying one loop could cause the other to be
+  // deleted.  If so, don't simplify it.
+  if (!LoopProcessWorklist.empty() && LoopProcessWorklist.back() == NewLoop)
+    RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LIC, Val, true);
+}
+
+/// RemoveFromWorklist - Remove all instances of I from the worklist vector
+/// specified.
+static void RemoveFromWorklist(Instruction *I, 
+                               std::vector<Instruction*> &Worklist) {
+  std::vector<Instruction*>::iterator WI = std::find(Worklist.begin(),
+                                                     Worklist.end(), I);
+  while (WI != Worklist.end()) {
+    unsigned Offset = WI-Worklist.begin();
+    Worklist.erase(WI);
+    WI = std::find(Worklist.begin()+Offset, Worklist.end(), I);
+  }
+}
 
-  // Try to unswitch each of our new loops now!
-  visitLoop(L);
-  visitLoop(NewLoop);
+/// ReplaceUsesOfWith - When we find that I really equals V, remove I from the
+/// program, replacing all uses with V and update the worklist.
+static void ReplaceUsesOfWith(Instruction *I, Value *V, 
+                              std::vector<Instruction*> &Worklist,
+                              Loop *L, LPPassManager *LPM) {
+  DOUT << "Replace with '" << *V << "': " << *I;
+
+  // Add uses to the worklist, which may be dead now.
+  for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
+    if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
+      Worklist.push_back(Use);
+
+  // Add users to the worklist which may be simplified now.
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
+       UI != E; ++UI)
+    Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
+  LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
+  RemoveFromWorklist(I, Worklist);
+  I->replaceAllUsesWith(V);
+  I->eraseFromParent();
+  ++NumSimplify;
 }
 
-// RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know that the boolean value LIC has
-// the value specified by Val in the specified loop.  Rewrite any uses of LIC or
-// of properties correlated to it.
+/// RemoveBlockIfDead - If the specified block is dead, remove it, update loop
+/// information, and remove any dead successors it has.
+///
+void LoopUnswitch::RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
+                                     std::vector<Instruction*> &Worklist,
+                                     Loop *L) {
+  if (pred_begin(BB) != pred_end(BB)) {
+    // This block isn't dead, since an edge to BB was just removed, see if there
+    // are any easy simplifications we can do now.
+    if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
+      // If it has one pred, fold phi nodes in BB.
+      while (isa<PHINode>(BB->begin()))
+        ReplaceUsesOfWith(BB->begin(), 
+                          cast<PHINode>(BB->begin())->getIncomingValue(0), 
+                          Worklist, L, LPM);
+      
+      // If this is the header of a loop and the only pred is the latch, we now
+      // have an unreachable loop.
+      if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
+        if (L->getHeader() == BB && L->contains(Pred)) {
+          // Remove the branch from the latch to the header block, this makes
+          // the header dead, which will make the latch dead (because the header
+          // dominates the latch).
+          LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Pred->getTerminator(), L);
+          Pred->getTerminator()->eraseFromParent();
+          new UnreachableInst(Pred);
+          
+          // The loop is now broken, remove it from LI.
+          RemoveLoopFromHierarchy(L);
+          
+          // Reprocess the header, which now IS dead.
+          RemoveBlockIfDead(BB, Worklist, L);
+          return;
+        }
+      
+      // If pred ends in a uncond branch, add uncond branch to worklist so that
+      // the two blocks will get merged.
+      if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator()))
+        if (BI->isUnconditional())
+          Worklist.push_back(BI);
+    }
+    return;
+  }
+
+  DOUT << "Nuking dead block: " << *BB;
+  
+  // Remove the instructions in the basic block from the worklist.
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
+    RemoveFromWorklist(I, Worklist);
+    
+    // Anything that uses the instructions in this basic block should have their
+    // uses replaced with undefs.
+    if (!I->use_empty())
+      I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
+  }
+  
+  // If this is the edge to the header block for a loop, remove the loop and
+  // promote all subloops.
+  if (Loop *BBLoop = LI->getLoopFor(BB)) {
+    if (BBLoop->getLoopLatch() == BB)
+      RemoveLoopFromHierarchy(BBLoop);
+  }
+
+  // Remove the block from the loop info, which removes it from any loops it
+  // was in.
+  LI->removeBlock(BB);
+  
+  
+  // Remove phi node entries in successors for this block.
+  TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
+  std::vector<BasicBlock*> Succs;
+  for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
+    Succs.push_back(TI->getSuccessor(i));
+    TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
+  }
+  
+  // Unique the successors, remove anything with multiple uses.
+  std::sort(Succs.begin(), Succs.end());
+  Succs.erase(std::unique(Succs.begin(), Succs.end()), Succs.end());
+  
+  // Remove the basic block, including all of the instructions contained in it.
+  LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BB, L);  
+  BB->eraseFromParent();
+  // Remove successor blocks here that are not dead, so that we know we only
+  // have dead blocks in this list.  Nondead blocks have a way of becoming dead,
+  // then getting removed before we revisit them, which is badness.
+  //
+  for (unsigned i = 0; i != Succs.size(); ++i)
+    if (pred_begin(Succs[i]) != pred_end(Succs[i])) {
+      // One exception is loop headers.  If this block was the preheader for a
+      // loop, then we DO want to visit the loop so the loop gets deleted.
+      // We know that if the successor is a loop header, that this loop had to
+      // be the preheader: the case where this was the latch block was handled
+      // above and headers can only have two predecessors.
+      if (!LI->isLoopHeader(Succs[i])) {
+        Succs.erase(Succs.begin()+i);
+        --i;
+      }
+    }
+  
+  for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
+    RemoveBlockIfDead(Succs[i], Worklist, L);
+}
+
+/// RemoveLoopFromHierarchy - We have discovered that the specified loop has
+/// become unwrapped, either because the backedge was deleted, or because the
+/// edge into the header was removed.  If the edge into the header from the
+/// latch block was removed, the loop is unwrapped but subloops are still alive,
+/// so they just reparent loops.  If the loops are actually dead, they will be
+/// removed later.
+void LoopUnswitch::RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L) {
+  LPM->deleteLoopFromQueue(L);
+  RemoveLoopFromWorklist(L);
+}
+
+
+
+// RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know either that the value LIC has
+// the value specified by Val in the specified loop, or we know it does NOT have
+// that value.  Rewrite any uses of LIC or of properties correlated to it.
 void LoopUnswitch::RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
-                                                        bool Val) {
+                                                        Constant *Val,
+                                                        bool IsEqual) {
+  assert(!isa<Constant>(LIC) && "Why are we unswitching on a constant?");
+  
   // FIXME: Support correlated properties, like:
   //  for (...)
   //    if (li1 < li2)
   //      ...
   //    if (li1 > li2)
   //      ...
-  ConstantBool *BoolVal = ConstantBool::get(Val);
-
+  
+  // FOLD boolean conditions (X|LIC), (X&LIC).  Fold conditional branches,
+  // selects, switches.
   std::vector<User*> Users(LIC->use_begin(), LIC->use_end());
-  for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i)
-    if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Users[i]))
-      if (L->contains(U->getParent()))
-        U->replaceUsesOfWith(LIC, BoolVal);
+  std::vector<Instruction*> Worklist;
+
+  // If we know that LIC == Val, or that LIC == NotVal, just replace uses of LIC
+  // in the loop with the appropriate one directly.
+  if (IsEqual || (isa<ConstantInt>(Val) && Val->getType() == Type::Int1Ty)) {
+    Value *Replacement;
+    if (IsEqual)
+      Replacement = Val;
+    else
+      Replacement = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
+                                     !cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
+    
+    for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i)
+      if (Instruction *U = cast<Instruction>(Users[i])) {
+        if (!L->contains(U->getParent()))
+          continue;
+        U->replaceUsesOfWith(LIC, Replacement);
+        Worklist.push_back(U);
+      }
+  } else {
+    // Otherwise, we don't know the precise value of LIC, but we do know that it
+    // is certainly NOT "Val".  As such, simplify any uses in the loop that we
+    // can.  This case occurs when we unswitch switch statements.
+    for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i)
+      if (Instruction *U = cast<Instruction>(Users[i])) {
+        if (!L->contains(U->getParent()))
+          continue;
+
+        Worklist.push_back(U);
+
+        // If we know that LIC is not Val, use this info to simplify code.
+        if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(U)) {
+          for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
+            if (SI->getCaseValue(i) == Val) {
+              // Found a dead case value.  Don't remove PHI nodes in the 
+              // successor if they become single-entry, those PHI nodes may
+              // be in the Users list.
+              
+              // FIXME: This is a hack.  We need to keep the successor around
+              // and hooked up so as to preserve the loop structure, because
+              // trying to update it is complicated.  So instead we preserve the
+              // loop structure and put the block on an dead code path.
+              
+              BasicBlock* Old = SI->getParent();
+              BasicBlock* Split = SplitBlock(Old, SI, this);
+              
+              Instruction* OldTerm = Old->getTerminator();
+              new BranchInst(Split, SI->getSuccessor(i),
+                             ConstantInt::getTrue(), OldTerm);
+
+              LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Old->getTerminator(), L);                
+              Old->getTerminator()->eraseFromParent();
+              
+              PHINode *PN;
+              for (BasicBlock::iterator II = SI->getSuccessor(i)->begin();
+                   (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
+                Value *InVal = PN->removeIncomingValue(Split, false);
+                PN->addIncoming(InVal, Old);
+              }
+
+              SI->removeCase(i);
+              break;
+            }
+          }
+        }
+        
+        // TODO: We could do other simplifications, for example, turning 
+        // LIC == Val -> false.
+      }
+  }
+  
+  SimplifyCode(Worklist, L);
+}
+
+/// SimplifyCode - Okay, now that we have simplified some instructions in the 
+/// loop, walk over it and constant prop, dce, and fold control flow where
+/// possible.  Note that this is effectively a very simple loop-structure-aware
+/// optimizer.  During processing of this loop, L could very well be deleted, so
+/// it must not be used.
+///
+/// FIXME: When the loop optimizer is more mature, separate this out to a new
+/// pass.
+///
+void LoopUnswitch::SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L) {
+  while (!Worklist.empty()) {
+    Instruction *I = Worklist.back();
+    Worklist.pop_back();
+    
+    // Simple constant folding.
+    if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
+      ReplaceUsesOfWith(I, C, Worklist, L, LPM);
+      continue;
+    }
+    
+    // Simple DCE.
+    if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
+      DOUT << "Remove dead instruction '" << *I;
+      
+      // Add uses to the worklist, which may be dead now.
+      for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
+          Worklist.push_back(Use);
+      LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
+      RemoveFromWorklist(I, Worklist);
+      I->eraseFromParent();
+      ++NumSimplify;
+      continue;
+    }
+    
+    // Special case hacks that appear commonly in unswitched code.
+    switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Select:
+      if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
+        ReplaceUsesOfWith(I, I->getOperand(!CB->getZExtValue()+1), Worklist, L,
+                          LPM);
+        continue;
+      }
+      break;
+    case Instruction::And:
+      if (isa<ConstantInt>(I->getOperand(0)) && 
+          I->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)   // constant -> RHS
+        cast<BinaryOperator>(I)->swapOperands();
+      if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) 
+        if (CB->getType() == Type::Int1Ty) {
+          if (CB->isOne())      // X & 1 -> X
+            ReplaceUsesOfWith(I, I->getOperand(0), Worklist, L, LPM);
+          else                  // X & 0 -> 0
+            ReplaceUsesOfWith(I, I->getOperand(1), Worklist, L, LPM);
+          continue;
+        }
+      break;
+    case Instruction::Or:
+      if (isa<ConstantInt>(I->getOperand(0)) &&
+          I->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)   // constant -> RHS
+        cast<BinaryOperator>(I)->swapOperands();
+      if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
+        if (CB->getType() == Type::Int1Ty) {
+          if (CB->isOne())   // X | 1 -> 1
+            ReplaceUsesOfWith(I, I->getOperand(1), Worklist, L, LPM);
+          else                  // X | 0 -> X
+            ReplaceUsesOfWith(I, I->getOperand(0), Worklist, L, LPM);
+          continue;
+        }
+      break;
+    case Instruction::Br: {
+      BranchInst *BI = cast<BranchInst>(I);
+      if (BI->isUnconditional()) {
+        // If BI's parent is the only pred of the successor, fold the two blocks
+        // together.
+        BasicBlock *Pred = BI->getParent();
+        BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
+        BasicBlock *SinglePred = Succ->getSinglePredecessor();
+        if (!SinglePred) continue;  // Nothing to do.
+        assert(SinglePred == Pred && "CFG broken");
+
+        DOUT << "Merging blocks: " << Pred->getName() << " <- " 
+             << Succ->getName() << "\n";
+        
+        // Resolve any single entry PHI nodes in Succ.
+        while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Succ->begin()))
+          ReplaceUsesOfWith(PN, PN->getIncomingValue(0), Worklist, L, LPM);
+        
+        // Move all of the successor contents from Succ to Pred.
+        Pred->getInstList().splice(BI, Succ->getInstList(), Succ->begin(),
+                                   Succ->end());
+        LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
+        BI->eraseFromParent();
+        RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
+        
+        // If Succ has any successors with PHI nodes, update them to have
+        // entries coming from Pred instead of Succ.
+        Succ->replaceAllUsesWith(Pred);
+        
+        // Remove Succ from the loop tree.
+        LI->removeBlock(Succ);
+        LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Succ, L);
+        Succ->eraseFromParent();
+        ++NumSimplify;
+      } else if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())){
+        // Conditional branch.  Turn it into an unconditional branch, then
+        // remove dead blocks.
+        break;  // FIXME: Enable.
+
+        DOUT << "Folded branch: " << *BI;
+        BasicBlock *DeadSucc = BI->getSuccessor(CB->getZExtValue());
+        BasicBlock *LiveSucc = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
+        DeadSucc->removePredecessor(BI->getParent(), true);
+        Worklist.push_back(new BranchInst(LiveSucc, BI));
+        LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
+        BI->eraseFromParent();
+        RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
+        ++NumSimplify;
+
+        RemoveBlockIfDead(DeadSucc, Worklist, L);
+      }
+      break;
+    }
+    }
+  }
 }