Rename LoopSimplify.h to LoopUtils.h
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / LoopSimplify.cpp
index f3e6417f4431987bebd26e6e4e9a3861d4187f4a..6d5f16ca333b0463178aa4fd2a565967128a5ccb 100644 (file)
 //
 // This pass also guarantees that loops will have exactly one backedge.
 //
+// Indirectbr instructions introduce several complications. If the loop
+// contains or is entered by an indirectbr instruction, it may not be possible
+// to transform the loop and make these guarantees. Client code should check
+// that these conditions are true before relying on them.
+//
 // Note that the simplifycfg pass will clean up blocks which are split out but
 // end up being unnecessary, so usage of this pass should not pessimize
 // generated code.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "loopsimplify"
+#define DEBUG_TYPE "loop-simplify"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/DependenceAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
+#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/LoopUtils.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumInserted, "Number of pre-header or exit blocks inserted");
 STATISTIC(NumNested  , "Number of nested loops split out");
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN LoopSimplify : public FunctionPass {
+  struct LoopSimplify : public LoopPass {
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    LoopSimplify() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+    LoopSimplify() : LoopPass(ID) {
+      initializeLoopSimplifyPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
 
     // AA - If we have an alias analysis object to update, this is it, otherwise
     // this is null.
     AliasAnalysis *AA;
     LoopInfo *LI;
     DominatorTree *DT;
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+    ScalarEvolution *SE;
+    Loop *L;
+    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       // We need loop information to identify the loops...
-      AU.addRequired<LoopInfo>();
       AU.addRequired<DominatorTree>();
+      AU.addPreserved<DominatorTree>();
 
+      AU.addRequired<LoopInfo>();
       AU.addPreserved<LoopInfo>();
-      AU.addPreserved<DominatorTree>();
-      AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
+
+      AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
+      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
+      AU.addPreserved<DependenceAnalysis>();
       AU.addPreservedID(BreakCriticalEdgesID);  // No critical edges added.
     }
 
-    /// verifyAnalysis() - Verify loop nest.
-    void verifyAnalysis() const {
-#ifndef NDEBUG
-      LoopInfo *NLI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-      for (LoopInfo::iterator I = NLI->begin(), E = NLI->end(); I != E; ++I) 
-        (*I)->verifyLoop();
-#endif  
-    }
+    /// verifyAnalysis() - Verify LoopSimplifyForm's guarantees.
+    void verifyAnalysis() const;
 
   private:
-    bool ProcessLoop(Loop *L);
-    BasicBlock *SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB, const char *Suffix,
-                                       const std::vector<BasicBlock*> &Preds);
+    bool ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
     BasicBlock *RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit);
-    void InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
-    Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L);
-    void InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L);
-    void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
-                                  std::vector<BasicBlock*> &SplitPreds,
-                                  Loop *L);
+    Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM,
+                             BasicBlock *Preheader);
+    BasicBlock *InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader);
   };
-
-  char LoopSimplify::ID = 0;
-  RegisterPass<LoopSimplify>
-  X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
 }
 
-// Publically exposed interface to pass...
-const PassInfo *llvm::LoopSimplifyID = X.getPassInfo();
-FunctionPass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
+static void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
+                                     SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
+                                     Loop *L);
+
+char LoopSimplify::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopSimplify, "loop-simplify",
+                "Canonicalize natural loops", true, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_END(LoopSimplify, "loop-simplify",
+                "Canonicalize natural loops", true, false)
 
-/// runOnFunction - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
+// Publicly exposed interface to pass...
+char &llvm::LoopSimplifyID = LoopSimplify::ID;
+Pass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
+
+/// runOnLoop - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
 /// it in any convenient order) inserting preheaders...
 ///
-bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
+bool LoopSimplify::runOnLoop(Loop *l, LPPassManager &LPM) {
+  L = l;
   bool Changed = false;
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  AA = getAnalysisToUpdate<AliasAnalysis>();
+  AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+  SE = getAnalysisIfAvailable<ScalarEvolution>();
 
-  // Check to see that no blocks (other than the header) in loops have
-  // predecessors that are not in loops.  This is not valid for natural loops,
-  // but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are unreachable we
-  // can just shamelessly destroy their terminators to make them not branch into
-  // the loop!
-  for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
-    // This case can only occur for unreachable blocks.  Blocks that are
-    // unreachable can't be in loops, so filter those blocks out.
-    if (LI->getLoopFor(BB)) continue;
-    
-    bool BlockUnreachable = false;
-
-    // Check to see if any successors of this block are non-loop-header loops
-    // that are not the header.
-    for (succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); I != E; ++I) {
-      // If this successor is not in a loop, BB is clearly ok.
-      Loop *L = LI->getLoopFor(*I);
-      if (!L) continue;
-      
-      // If the succ is the loop header, and if L is a top-level loop, then this
-      // is an entrance into a loop through the header, which is also ok.
-      if (L->getHeader() == *I && L->getParentLoop() == 0)
-        continue;
-      
-      // Otherwise, this is an entrance into a loop from some place invalid.
-      // Either the loop structure is invalid and this is not a natural loop (in
-      // which case the compiler is buggy somewhere else) or BB is unreachable.
-      BlockUnreachable = true;
-      break;
-    }
-    
-    // If this block is ok, check the next one.
-    if (!BlockUnreachable) continue;
-    
-    // Otherwise, this block is dead.  To clean up the CFG and to allow later
-    // loop transformations to ignore this case, we delete the edges into the
-    // loop by replacing the terminator.
-    
-    // Remove PHI entries from the successors.
-    for (succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); I != E; ++I)
-      (*I)->removePredecessor(BB);
-   
-    // Add a new unreachable instruction before the old terminator.
-    TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
-    new UnreachableInst(TI);
-    
-    // Delete the dead terminator.
-    if (AA) AA->deleteValue(TI);
-    if (!TI->use_empty())
-      TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
-    TI->eraseFromParent();
-    Changed |= true;
-  }
-  
-  for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
-    Changed |= ProcessLoop(*I);
+  Changed |= ProcessLoop(L, LPM);
 
   return Changed;
 }
@@ -178,23 +142,78 @@ bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
 /// ProcessLoop - Walk the loop structure in depth first order, ensuring that
 /// all loops have preheaders.
 ///
-bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L) {
+bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   bool Changed = false;
 ReprocessLoop:
-  
-  // Canonicalize inner loops before outer loops.  Inner loop canonicalization
-  // can provide work for the outer loop to canonicalize.
-  for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
-    Changed |= ProcessLoop(*I);
-  
-  assert(L->getBlocks()[0] == L->getHeader() &&
-         "Header isn't first block in loop?");
+
+  // Check to see that no blocks (other than the header) in this loop have
+  // predecessors that are not in the loop.  This is not valid for natural
+  // loops, but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are
+  // unreachable we can just shamelessly delete those CFG edges!
+  for (Loop::block_iterator BB = L->block_begin(), E = L->block_end();
+       BB != E; ++BB) {
+    if (*BB == L->getHeader()) continue;
+
+    SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> BadPreds;
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(*BB),
+         PE = pred_end(*BB); PI != PE; ++PI) {
+      BasicBlock *P = *PI;
+      if (!L->contains(P))
+        BadPreds.insert(P);
+    }
+
+    // Delete each unique out-of-loop (and thus dead) predecessor.
+    for (SmallPtrSet<BasicBlock*, 4>::iterator I = BadPreds.begin(),
+         E = BadPreds.end(); I != E; ++I) {
+
+      DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Deleting edge from dead predecessor "
+                   << (*I)->getName() << "\n");
+
+      // Inform each successor of each dead pred.
+      for (succ_iterator SI = succ_begin(*I), SE = succ_end(*I); SI != SE; ++SI)
+        (*SI)->removePredecessor(*I);
+      // Zap the dead pred's terminator and replace it with unreachable.
+      TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
+       TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
+      (*I)->getTerminator()->eraseFromParent();
+      new UnreachableInst((*I)->getContext(), *I);
+      Changed = true;
+    }
+  }
+
+  // If there are exiting blocks with branches on undef, resolve the undef in
+  // the direction which will exit the loop. This will help simplify loop
+  // trip count computations.
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
+  L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+  for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::iterator I = ExitingBlocks.begin(),
+       E = ExitingBlocks.end(); I != E; ++I)
+    if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*I)->getTerminator()))
+      if (BI->isConditional()) {
+        if (UndefValue *Cond = dyn_cast<UndefValue>(BI->getCondition())) {
+
+          DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Resolving \"br i1 undef\" to exit in "
+                       << (*I)->getName() << "\n");
+
+          BI->setCondition(ConstantInt::get(Cond->getType(),
+                                            !L->contains(BI->getSuccessor(0))));
+
+          // This may make the loop analyzable, force SCEV recomputation.
+          if (SE)
+            SE->forgetLoop(L);
+
+          Changed = true;
+        }
+      }
 
   // Does the loop already have a preheader?  If so, don't insert one.
-  if (L->getLoopPreheader() == 0) {
-    InsertPreheaderForLoop(L);
-    NumInserted++;
-    Changed = true;
+  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  if (!Preheader) {
+    Preheader = InsertPreheaderForLoop(L, this);
+    if (Preheader) {
+      ++NumInserted;
+      Changed = true;
+    }
   }
 
   // Next, check to make sure that all exit nodes of the loop only have
@@ -203,9 +222,10 @@ ReprocessLoop:
   // predecessors from outside of the loop, split the edge now.
   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
-    
-  SetVector<BasicBlock*> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
-  for (SetVector<BasicBlock*>::iterator I = ExitBlockSet.begin(),
+
+  SmallSetVector<BasicBlock *, 8> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(),
+                                               ExitBlocks.end());
+  for (SmallSetVector<BasicBlock *, 8>::iterator I = ExitBlockSet.begin(),
          E = ExitBlockSet.end(); I != E; ++I) {
     BasicBlock *ExitBlock = *I;
     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), PE = pred_end(ExitBlock);
@@ -213,25 +233,25 @@ ReprocessLoop:
       // Must be exactly this loop: no subloops, parent loops, or non-loop preds
       // allowed.
       if (!L->contains(*PI)) {
-        RewriteLoopExitBlock(L, ExitBlock);
-        NumInserted++;
-        Changed = true;
+        if (RewriteLoopExitBlock(L, ExitBlock)) {
+          ++NumInserted;
+          Changed = true;
+        }
         break;
       }
   }
 
   // If the header has more than two predecessors at this point (from the
   // preheader and from multiple backedges), we must adjust the loop.
-  unsigned NumBackedges = L->getNumBackEdges();
-  if (NumBackedges != 1) {
+  BasicBlock *LoopLatch = L->getLoopLatch();
+  if (!LoopLatch) {
     // If this is really a nested loop, rip it out into a child loop.  Don't do
     // this for loops with a giant number of backedges, just factor them into a
     // common backedge instead.
-    if (NumBackedges < 8) {
-      if (Loop *NL = SeparateNestedLoop(L)) {
+    if (L->getNumBackEdges() < 8) {
+      if (SeparateNestedLoop(L, LPM, Preheader)) {
         ++NumNested;
         // This is a big restructuring change, reprocess the whole loop.
-        ProcessLoop(NL);
         Changed = true;
         // GCC doesn't tail recursion eliminate this.
         goto ReprocessLoop;
@@ -241,9 +261,11 @@ ReprocessLoop:
     // If we either couldn't, or didn't want to, identify nesting of the loops,
     // insert a new block that all backedges target, then make it jump to the
     // loop header.
-    InsertUniqueBackedgeBlock(L);
-    NumInserted++;
-    Changed = true;
+    LoopLatch = InsertUniqueBackedgeBlock(L, Preheader);
+    if (LoopLatch) {
+      ++NumInserted;
+      Changed = true;
+    }
   }
 
   // Scan over the PHI nodes in the loop header.  Since they now have only two
@@ -252,179 +274,175 @@ ReprocessLoop:
   PHINode *PN;
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
        (PN = dyn_cast<PHINode>(I++)); )
-    if (Value *V = PN->hasConstantValue()) {
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        PN->eraseFromParent();
-      }
-
-  return Changed;
-}
-
-/// SplitBlockPredecessors - Split the specified block into two blocks.  We want
-/// to move the predecessors specified in the Preds list to point to the new
-/// block, leaving the remaining predecessors pointing to BB.  This method
-/// updates the SSA PHINode's and AliasAnalysis, but no other analyses.
-///
-BasicBlock *LoopSimplify::SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB,
-                                                 const char *Suffix,
-                                       const std::vector<BasicBlock*> &Preds) {
-
-  // Create new basic block, insert right before the original block...
-  BasicBlock *NewBB =
-    BasicBlock::Create(BB->getName()+Suffix, BB->getParent(), BB);
-
-  // The preheader first gets an unconditional branch to the loop header...
-  BranchInst *BI = BranchInst::Create(BB, NewBB);
-
-  // For every PHI node in the block, insert a PHI node into NewBB where the
-  // incoming values from the out of loop edges are moved to NewBB.  We have two
-  // possible cases here.  If the loop is dead, we just insert dummy entries
-  // into the PHI nodes for the new edge.  If the loop is not dead, we move the
-  // incoming edges in BB into new PHI nodes in NewBB.
-  //
-  if (Preds.empty()) {  // Is the loop obviously dead?
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
-      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-      // Insert dummy values as the incoming value...
-      PN->addIncoming(Constant::getNullValue(PN->getType()), NewBB);
+    if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, 0, 0, DT)) {
+      if (AA) AA->deleteValue(PN);
+      if (SE) SE->forgetValue(PN);
+      PN->replaceAllUsesWith(V);
+      PN->eraseFromParent();
     }
-    return NewBB;
-  }
-  
-  // Check to see if the values being merged into the new block need PHI
-  // nodes.  If so, insert them.
-  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
-    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    ++I;
 
-    // Check to see if all of the values coming in are the same.  If so, we
-    // don't need to create a new PHI node.
-    Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(Preds[0]);
-    for (unsigned i = 1, e = Preds.size(); i != e; ++i)
-      if (InVal != PN->getIncomingValueForBlock(Preds[i])) {
-        InVal = 0;
+  // If this loop has multiple exits and the exits all go to the same
+  // block, attempt to merge the exits. This helps several passes, such
+  // as LoopRotation, which do not support loops with multiple exits.
+  // SimplifyCFG also does this (and this code uses the same utility
+  // function), however this code is loop-aware, where SimplifyCFG is
+  // not. That gives it the advantage of being able to hoist
+  // loop-invariant instructions out of the way to open up more
+  // opportunities, and the disadvantage of having the responsibility
+  // to preserve dominator information.
+  bool UniqueExit = true;
+  if (!ExitBlocks.empty())
+    for (unsigned i = 1, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
+      if (ExitBlocks[i] != ExitBlocks[0]) {
+        UniqueExit = false;
         break;
       }
-
-    // If the values coming into the block are not the same, we need a PHI.
-    if (InVal == 0) {
-      // Create the new PHI node, insert it into NewBB at the end of the block
-      PHINode *NewPHI =
-        PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".ph", BI);
-      if (AA) AA->copyValue(PN, NewPHI);
-
-      // Move all of the edges from blocks outside the loop to the new PHI
-      for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
-        Value *V = PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
-        NewPHI->addIncoming(V, Preds[i]);
+  if (UniqueExit) {
+    for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
+      if (!ExitingBlock->getSinglePredecessor()) continue;
+      BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
+      if (!BI || !BI->isConditional()) continue;
+      CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(BI->getCondition());
+      if (!CI || CI->getParent() != ExitingBlock) continue;
+
+      // Attempt to hoist out all instructions except for the
+      // comparison and the branch.
+      bool AllInvariant = true;
+      for (BasicBlock::iterator I = ExitingBlock->begin(); &*I != BI; ) {
+        Instruction *Inst = I++;
+        // Skip debug info intrinsics.
+        if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
+          continue;
+        if (Inst == CI)
+          continue;
+        if (!L->makeLoopInvariant(Inst, Changed,
+                                  Preheader ? Preheader->getTerminator() : 0)) {
+          AllInvariant = false;
+          break;
+        }
       }
-      InVal = NewPHI;
-    } else {
-      // Remove all of the edges coming into the PHI nodes from outside of the
-      // block.
-      for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i)
-        PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
-    }
-
-    // Add an incoming value to the PHI node in the loop for the preheader
-    // edge.
-    PN->addIncoming(InVal, NewBB);
-
-    // Can we eliminate this phi node now?
-    if (Value *V = PN->hasConstantValue(true)) {
-      Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-      // If I is in NewBB, the Dominator call will fail, because NewBB isn't
-      // registered in DominatorTree yet.  Handle this case explicitly.
-      if (!I || (I->getParent() != NewBB &&
-                 getAnalysis<DominatorTree>().dominates(I, PN))) {
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        if (AA) AA->deleteValue(PN);
-        BB->getInstList().erase(PN);
+      if (!AllInvariant) continue;
+
+      // The block has now been cleared of all instructions except for
+      // a comparison and a conditional branch. SimplifyCFG may be able
+      // to fold it now.
+      if (!FoldBranchToCommonDest(BI)) continue;
+
+      // Success. The block is now dead, so remove it from the loop,
+      // update the dominator tree and delete it.
+      DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Eliminating exiting block "
+                   << ExitingBlock->getName() << "\n");
+
+      // If any reachable control flow within this loop has changed, notify
+      // ScalarEvolution. Currently assume the parent loop doesn't change
+      // (spliting edges doesn't count). If blocks, CFG edges, or other values
+      // in the parent loop change, then we need call to forgetLoop() for the
+      // parent instead.
+      if (SE)
+        SE->forgetLoop(L);
+
+      assert(pred_begin(ExitingBlock) == pred_end(ExitingBlock));
+      Changed = true;
+      LI->removeBlock(ExitingBlock);
+
+      DomTreeNode *Node = DT->getNode(ExitingBlock);
+      const std::vector<DomTreeNodeBase<BasicBlock> *> &Children =
+        Node->getChildren();
+      while (!Children.empty()) {
+        DomTreeNode *Child = Children.front();
+        DT->changeImmediateDominator(Child, Node->getIDom());
       }
-    }
-  }
+      DT->eraseNode(ExitingBlock);
 
-  // Now that the PHI nodes are updated, actually move the edges from
-  // Preds to point to NewBB instead of BB.
-  //
-  for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
-    TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
-    for (unsigned s = 0, e = TI->getNumSuccessors(); s != e; ++s)
-      if (TI->getSuccessor(s) == BB)
-        TI->setSuccessor(s, NewBB);
-
-    if (Preds[i]->getUnwindDest() == BB)
-      Preds[i]->setUnwindDest(NewBB);
+      BI->getSuccessor(0)->removePredecessor(ExitingBlock);
+      BI->getSuccessor(1)->removePredecessor(ExitingBlock);
+      ExitingBlock->eraseFromParent();
+    }
   }
 
-  return NewBB;
+  return Changed;
 }
 
 /// InsertPreheaderForLoop - Once we discover that a loop doesn't have a
 /// preheader, this method is called to insert one.  This method has two phases:
 /// preheader insertion and analysis updating.
 ///
-void LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
+BasicBlock *llvm::InsertPreheaderForLoop(Loop *L, Pass *PP) {
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
 
   // Compute the set of predecessors of the loop that are not in the loop.
-  std::vector<BasicBlock*> OutsideBlocks;
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> OutsideBlocks;
   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
-       PI != PE; ++PI)
-    if (!L->contains(*PI))           // Coming in from outside the loop?
-      OutsideBlocks.push_back(*PI);  // Keep track of it...
+       PI != PE; ++PI) {
+    BasicBlock *P = *PI;
+    if (!L->contains(P)) {         // Coming in from outside the loop?
+      // If the loop is branched to from an indirect branch, we won't
+      // be able to fully transform the loop, because it prohibits
+      // edge splitting.
+      if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator())) return 0;
+
+      // Keep track of it.
+      OutsideBlocks.push_back(P);
+    }
+  }
 
   // Split out the loop pre-header.
-  BasicBlock *NewBB =
-    SplitBlockPredecessors(Header, ".preheader", OutsideBlocks);
-  
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  //  Update analysis results now that we have performed the transformation
-  //
-
-  // We know that we have loop information to update... update it now.
-  if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
-    Parent->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
+  BasicBlock *PreheaderBB;
+  if (!Header->isLandingPad()) {
+    PreheaderBB = SplitBlockPredecessors(Header, OutsideBlocks, ".preheader",
+                                         PP);
+  } else {
+    SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
+    SplitLandingPadPredecessors(Header, OutsideBlocks, ".preheader",
+                                ".split-lp", PP, NewBBs);
+    PreheaderBB = NewBBs[0];
+  }
 
-  DT->splitBlock(NewBB);
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>())
-    DF->splitBlock(NewBB);
+  PreheaderBB->getTerminator()->setDebugLoc(
+                                      Header->getFirstNonPHI()->getDebugLoc());
+  DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Creating pre-header "
+               << PreheaderBB->getName() << "\n");
 
   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
   // code layout too horribly.
-  PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OutsideBlocks, L);
+  PlaceSplitBlockCarefully(PreheaderBB, OutsideBlocks, L);
+
+  return PreheaderBB;
 }
 
 /// RewriteLoopExitBlock - Ensure that the loop preheader dominates all exit
 /// blocks.  This method is used to split exit blocks that have predecessors
 /// outside of the loop.
 BasicBlock *LoopSimplify::RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit) {
-  std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
-  for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I)
-    if (L->contains(*I))
-      LoopBlocks.push_back(*I);
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> LoopBlocks;
+  for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I) {
+    BasicBlock *P = *I;
+    if (L->contains(P)) {
+      // Don't do this if the loop is exited via an indirect branch.
+      if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator())) return 0;
+
+      LoopBlocks.push_back(P);
+    }
+  }
 
   assert(!LoopBlocks.empty() && "No edges coming in from outside the loop?");
-  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, ".loopexit", LoopBlocks);
-
-  // Update Loop Information - we know that the new block will be in whichever
-  // loop the Exit block is in.  Note that it may not be in that immediate loop,
-  // if the successor is some other loop header.  In that case, we continue 
-  // walking up the loop tree to find a loop that contains both the successor
-  // block and the predecessor block.
-  Loop *SuccLoop = LI->getLoopFor(Exit);
-  while (SuccLoop && !SuccLoop->contains(L->getHeader()))
-    SuccLoop = SuccLoop->getParentLoop();
-  if (SuccLoop)
-    SuccLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
-
-  // Update Dominator Information
-  DT->splitBlock(NewBB);
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>())
-    DF->splitBlock(NewBB);
-
-  return NewBB;
+  BasicBlock *NewExitBB = 0;
+
+  if (Exit->isLandingPad()) {
+    SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
+    SplitLandingPadPredecessors(Exit, ArrayRef<BasicBlock*>(&LoopBlocks[0],
+                                                            LoopBlocks.size()),
+                                ".loopexit", ".nonloopexit",
+                                this, NewBBs);
+    NewExitBB = NewBBs[0];
+  } else {
+    NewExitBB = SplitBlockPredecessors(Exit, LoopBlocks, ".loopexit", this);
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Creating dedicated exit block "
+               << NewExitBB->getName() << "\n");
+  return NewExitBB;
 }
 
 /// AddBlockAndPredsToSet - Add the specified block, and all of its
@@ -449,18 +467,17 @@ static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *InputBB, BasicBlock *StopBlock,
 /// FindPHIToPartitionLoops - The first part of loop-nestification is to find a
 /// PHI node that tells us how to partition the loops.
 static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
-                                        AliasAnalysis *AA) {
+                                        AliasAnalysis *AA, LoopInfo *LI) {
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
     ++I;
-    if (Value *V = PN->hasConstantValue())
-      if (!isa<Instruction>(V) || DT->dominates(cast<Instruction>(V), PN)) {
-        // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        if (AA) AA->deleteValue(PN);
-        PN->eraseFromParent();
-        continue;
-      }
+    if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, 0, 0, DT)) {
+      // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
+      PN->replaceAllUsesWith(V);
+      if (AA) AA->deleteValue(PN);
+      PN->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
 
     // Scan this PHI node looking for a use of the PHI node by itself.
     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
@@ -475,32 +492,32 @@ static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
 // PlaceSplitBlockCarefully - If the block isn't already, move the new block to
 // right after some 'outside block' block.  This prevents the preheader from
 // being placed inside the loop body, e.g. when the loop hasn't been rotated.
-void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
-                                            std::vector<BasicBlock*>&SplitPreds,
-                                            Loop *L) {
+void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
+                              SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
+                              Loop *L) {
   // Check to see if NewBB is already well placed.
   Function::iterator BBI = NewBB; --BBI;
   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
     if (&*BBI == SplitPreds[i])
       return;
   }
-  
+
   // If it isn't already after an outside block, move it after one.  This is
   // always good as it makes the uncond branch from the outside block into a
   // fall-through.
-  
+
   // Figure out *which* outside block to put this after.  Prefer an outside
   // block that neighbors a BB actually in the loop.
   BasicBlock *FoundBB = 0;
   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
     Function::iterator BBI = SplitPreds[i];
-    if (++BBI != NewBB->getParent()->end() && 
+    if (++BBI != NewBB->getParent()->end() &&
         L->contains(BBI)) {
       FoundBB = SplitPreds[i];
       break;
     }
   }
-  
+
   // If our heuristic for a *good* bb to place this after doesn't find
   // anything, just pick something.  It's likely better than leaving it within
   // the loop.
@@ -527,31 +544,48 @@ void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
 /// If we are able to separate out a loop, return the new outer loop that was
 /// created.
 ///
-Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
-  PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA);
+Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM,
+                                       BasicBlock *Preheader) {
+  // Don't try to separate loops without a preheader.
+  if (!Preheader)
+    return 0;
+
+  // The header is not a landing pad; preheader insertion should ensure this.
+  assert(!L->getHeader()->isLandingPad() &&
+         "Can't insert backedge to landing pad");
+
+  PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA, LI);
   if (PN == 0) return 0;  // No known way to partition.
 
   // Pull out all predecessors that have varying values in the loop.  This
   // handles the case when a PHI node has multiple instances of itself as
   // arguments.
-  std::vector<BasicBlock*> OuterLoopPreds;
-  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> OuterLoopPreds;
+  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
     if (PN->getIncomingValue(i) != PN ||
-        !L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
+        !L->contains(PN->getIncomingBlock(i))) {
+      // We can't split indirectbr edges.
+      if (isa<IndirectBrInst>(PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
+        return 0;
       OuterLoopPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
+    }
+  }
+  DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Splitting out a new outer loop\n");
 
-  BasicBlock *Header = L->getHeader();
-  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, ".outer", OuterLoopPreds);
+  // If ScalarEvolution is around and knows anything about values in
+  // this loop, tell it to forget them, because we're about to
+  // substantially change it.
+  if (SE)
+    SE->forgetLoop(L);
 
-  // Update dominator information
-  DT->splitBlock(NewBB);
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>())
-    DF->splitBlock(NewBB);
+  BasicBlock *Header = L->getHeader();
+  BasicBlock *NewBB =
+    SplitBlockPredecessors(Header, OuterLoopPreds,  ".outer", this);
 
   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
   // code layout too horribly.
   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OuterLoopPreds, L);
-  
+
   // Create the new outer loop.
   Loop *NewOuter = new Loop();
 
@@ -561,23 +595,28 @@ Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
   else
     LI->changeTopLevelLoop(L, NewOuter);
 
-  // This block is going to be our new header block: add it to this loop and all
-  // parent loops.
-  NewOuter->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
-
   // L is now a subloop of our outer loop.
   NewOuter->addChildLoop(L);
 
-  for (unsigned i = 0, e = L->getBlocks().size(); i != e; ++i)
-    NewOuter->addBlockEntry(L->getBlocks()[i]);
+  // Add the new loop to the pass manager queue.
+  LPM.insertLoopIntoQueue(NewOuter);
+
+  for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
+       I != E; ++I)
+    NewOuter->addBlockEntry(*I);
+
+  // Now reset the header in L, which had been moved by
+  // SplitBlockPredecessors for the outer loop.
+  L->moveToHeader(Header);
 
   // Determine which blocks should stay in L and which should be moved out to
   // the Outer loop now.
   std::set<BasicBlock*> BlocksInL;
-  for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI)
-    if (DT->dominates(Header, *PI))
-      AddBlockAndPredsToSet(*PI, Header, BlocksInL);
-
+  for (pred_iterator PI=pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI) {
+    BasicBlock *P = *PI;
+    if (DT->dominates(Header, P))
+      AddBlockAndPredsToSet(P, Header, BlocksInL);
+  }
 
   // Scan all of the loop children of L, moving them to OuterLoop if they are
   // not part of the inner loop.
@@ -611,23 +650,41 @@ Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
 /// backedges to target a new basic block and have that block branch to the loop
 /// header.  This ensures that loops have exactly one backedge.
 ///
-void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
+BasicBlock *
+LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader) {
   assert(L->getNumBackEdges() > 1 && "Must have > 1 backedge!");
 
   // Get information about the loop
-  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
   Function *F = Header->getParent();
 
+  // Unique backedge insertion currently depends on having a preheader.
+  if (!Preheader)
+    return 0;
+
+  // The header is not a landing pad; preheader insertion should ensure this.
+  assert(!Header->isLandingPad() && "Can't insert backedge to landing pad");
+
   // Figure out which basic blocks contain back-edges to the loop header.
   std::vector<BasicBlock*> BackedgeBlocks;
-  for (pred_iterator I = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); I != E; ++I)
-    if (*I != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(*I);
+  for (pred_iterator I = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); I != E; ++I){
+    BasicBlock *P = *I;
+
+    // Indirectbr edges cannot be split, so we must fail if we find one.
+    if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator()))
+      return 0;
+
+    if (P != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(P);
+  }
 
   // Create and insert the new backedge block...
-  BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getName()+".backedge", F);
+  BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getContext(),
+                                           Header->getName()+".backedge", F);
   BranchInst *BETerminator = BranchInst::Create(Header, BEBlock);
 
+  DEBUG(dbgs() << "LoopSimplify: Inserting unique backedge block "
+               << BEBlock->getName() << "\n");
+
   // Move the new backedge block to right after the last backedge block.
   Function::iterator InsertPos = BackedgeBlocks.back(); ++InsertPos;
   F->getBasicBlockList().splice(InsertPos, F->getBasicBlockList(), BEBlock);
@@ -636,9 +693,8 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
   // the backedge block which correspond to any PHI nodes in the header block.
   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".be",
-                                     BETerminator);
-    NewPN->reserveOperandSpace(BackedgeBlocks.size());
+    PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), BackedgeBlocks.size(),
+                                     PN->getName()+".be", BETerminator);
     if (AA) AA->copyValue(PN, NewPN);
 
     // Loop over the PHI node, moving all entries except the one for the
@@ -686,15 +742,12 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
   }
 
   // Now that all of the PHI nodes have been inserted and adjusted, modify the
-  // backedge blocks to branch to the BEBlock instead of the header.
+  // backedge blocks to just to the BEBlock instead of the header.
   for (unsigned i = 0, e = BackedgeBlocks.size(); i != e; ++i) {
     TerminatorInst *TI = BackedgeBlocks[i]->getTerminator();
     for (unsigned Op = 0, e = TI->getNumSuccessors(); Op != e; ++Op)
       if (TI->getSuccessor(Op) == Header)
         TI->setSuccessor(Op, BEBlock);
-
-    if (BackedgeBlocks[i]->getUnwindDest() == Header)
-      BackedgeBlocks[i]->setUnwindDest(BEBlock);
   }
 
   //===--- Update all analyses which we must preserve now -----------------===//
@@ -705,6 +758,44 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
 
   // Update dominator information
   DT->splitBlock(BEBlock);
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>())
-    DF->splitBlock(BEBlock);
+
+  return BEBlock;
+}
+
+void LoopSimplify::verifyAnalysis() const {
+  // It used to be possible to just assert L->isLoopSimplifyForm(), however
+  // with the introduction of indirectbr, there are now cases where it's
+  // not possible to transform a loop as necessary. We can at least check
+  // that there is an indirectbr near any time there's trouble.
+
+  // Indirectbr can interfere with preheader and unique backedge insertion.
+  if (!L->getLoopPreheader() || !L->getLoopLatch()) {
+    bool HasIndBrPred = false;
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(L->getHeader()),
+         PE = pred_end(L->getHeader()); PI != PE; ++PI)
+      if (isa<IndirectBrInst>((*PI)->getTerminator())) {
+        HasIndBrPred = true;
+        break;
+      }
+    assert(HasIndBrPred &&
+           "LoopSimplify has no excuse for missing loop header info!");
+    (void)HasIndBrPred;
+  }
+
+  // Indirectbr can interfere with exit block canonicalization.
+  if (!L->hasDedicatedExits()) {
+    bool HasIndBrExiting = false;
+    SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
+    L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+    for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      if (isa<IndirectBrInst>((ExitingBlocks[i])->getTerminator())) {
+        HasIndBrExiting = true;
+        break;
+      }
+    }
+
+    assert(HasIndBrExiting &&
+           "LoopSimplify has no excuse for missing exit block info!");
+    (void)HasIndBrExiting;
+  }
 }