SimplifyCFG: Range'ify some for-loops. No functional change.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
index 1c62559739f9bd34c7e5b73fe36510cdd3f561ce..ac0cc2f97be8f9dc5973a374cb71eaa99ecf0cdd 100644 (file)
@@ -43,6 +43,8 @@
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
 #include <algorithm>
 #include <map>
 #include <set>
@@ -68,12 +70,23 @@ static cl::opt<bool> HoistCondStores(
     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
 
 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
+STATISTIC(NumLinearMaps, "Number of switch instructions turned into linear mapping");
 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
 
 namespace {
+  // The first field contains the value that the switch produces when a certain
+  // case group is selected, and the second field is a vector containing the cases
+  // composing the case group.
+  typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
+    SwitchCaseResultVectorTy;
+  // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
+  // and the second field contains the value generated for a certain case in the switch
+  // for that PHI.
+  typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
+
   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
   struct ValueEqualityComparisonCase {
     ConstantInt *Value;
@@ -92,7 +105,9 @@ namespace {
 
 class SimplifyCFGOpt {
   const TargetTransformInfo &TTI;
+  unsigned BonusInstThreshold;
   const DataLayout *const DL;
+  AssumptionTracker *AT;
   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
@@ -111,8 +126,9 @@ class SimplifyCFGOpt {
   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
 
 public:
-  SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout *DL)
-      : TTI(TTI), DL(DL) {}
+  SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
+                 const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT)
+      : TTI(TTI), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), DL(DL), AT(AT) {}
   bool run(BasicBlock *BB);
 };
 }
@@ -256,7 +272,7 @@ static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
-                                SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
+                                SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
                                 unsigned &CostRemaining,
                                 const DataLayout *DL) {
   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
@@ -628,7 +644,7 @@ SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
 
     // Collect branch weights into a vector.
     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
-    MDNodeMD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+    MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
     if (HasWeight)
       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
@@ -723,7 +739,7 @@ static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
 }
 
 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
-  MDNodeProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+  MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
       return MDS->getString().equals("branch_weights");
@@ -736,7 +752,7 @@ static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
 /// metadata.
 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
-  MDNodeMD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+  MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
   assert(MD);
   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
@@ -995,6 +1011,8 @@ static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
   return true;
 }
 
+static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
+
 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
@@ -1040,6 +1058,14 @@ static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
     if (!I2->use_empty())
       I2->replaceAllUsesWith(I1);
     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
+    unsigned KnownIDs[] = {
+      LLVMContext::MD_tbaa,
+      LLVMContext::MD_range,
+      LLVMContext::MD_fpmath,
+      LLVMContext::MD_invariant_load,
+      LLVMContext::MD_nonnull
+    };
+    combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
     I2->eraseFromParent();
     Changed = true;
 
@@ -1072,6 +1098,12 @@ HoistTerminator:
       if (BB1V == BB2V)
         continue;
 
+      // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
+      // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
+      if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
+          passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
+       return Changed;
+
       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
         return Changed;
       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
@@ -1281,6 +1313,8 @@ static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
     if (!I2->use_empty())
       I2->replaceAllUsesWith(I1);
     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
+    // TODO: Use combineMetadata here to preserve what metadata we can
+    // (analogous to the hoisting case above).
     I2->eraseFromParent();
 
     if (UpdateRE1)
@@ -1486,6 +1520,11 @@ static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
     if (ThenV == OrigV)
       continue;
 
+    // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
+    if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
+        passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
+      return false;
+
     HaveRewritablePHIs = true;
     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
@@ -1963,7 +2002,8 @@ static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
-bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
+bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
+                                  unsigned BonusInstThreshold) {
   BasicBlock *BB = BI->getParent();
 
   Instruction *Cond = nullptr;
@@ -2000,33 +2040,6 @@ bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
   return false;
 
-  // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
-  // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
-  // must be at the front of the block.
-  BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
-
-  // Ignore dbg intrinsics.
-  while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
-
-  // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
-  // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
-  // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
-  // register pressure or inhibit out-of-order execution.
-  Instruction *BonusInst = nullptr;
-  if (&*FrontIt != Cond &&
-      FrontIt->hasOneUse() && FrontIt->user_back() == Cond &&
-      isSafeToSpeculativelyExecute(FrontIt, DL)) {
-    BonusInst = &*FrontIt;
-    ++FrontIt;
-
-    // Ignore dbg intrinsics.
-    while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
-  }
-
-  // Only a single bonus inst is allowed.
-  if (&*FrontIt != Cond)
-    return false;
-
   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
 
@@ -2036,6 +2049,31 @@ bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
   if (&*CondIt != BI)
     return false;
 
+  // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
+  // too many instructions and these involved instructions can be executed
+  // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
+  // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
+  // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
+  unsigned NumBonusInsts = 0;
+  for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
+    // Ignore dbg intrinsics.
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
+      continue;
+    if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
+      return false;
+    // I has only one use and can be executed unconditionally.
+    Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
+    if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
+      return false;
+    // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
+    // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
+    // and Cond.
+    ++NumBonusInsts;
+    // Early exits once we reach the limit.
+    if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
+      return false;
+  }
+
   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
@@ -2086,49 +2124,6 @@ bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
         continue;
     }
 
-    // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
-    // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
-    // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the
-    // out-of-order core by speculating them earlier. We also allow
-    // instructions that are used by the terminator's condition because it
-    // exposes more merging opportunities.
-    bool UsedByBranch = (BonusInst && BonusInst->hasOneUse() &&
-                         BonusInst->user_back() == Cond);
-
-    if (BonusInst && !UsedByBranch) {
-      // Collect the values used by the bonus inst
-      SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
-      for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
-           OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
-        Value *V = *OI;
-        if (!isa<Constant>(V) && !isa<Argument>(V))
-          UsedValues.insert(V);
-      }
-
-      SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
-      Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
-
-      // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
-      // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
-      // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
-      while (!Worklist.empty()) {
-        std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
-        Worklist.pop_back();
-
-        if (Pair.second >= 4) continue;
-        UsedValues.erase(Pair.first);
-        if (UsedValues.empty()) break;
-
-        if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
-          for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
-               OI != OE; ++OI)
-            Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
-        }
-      }
-
-      if (!UsedValues.empty()) return false;
-    }
-
     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
     IRBuilder<> Builder(PBI);
 
@@ -2148,30 +2143,41 @@ bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
       PBI->swapSuccessors();
     }
 
-    // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
-    Instruction *NewBonus = nullptr;
-    if (BonusInst) {
-      NewBonus = BonusInst->clone();
+    // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
+    // Note that there may be mutliple predecessor blocks, so we cannot move
+    // bonus instructions to a predecessor block.
+    ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
+    // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
+    // every instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
+    // instructions.
+    for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
+      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
+        continue;
+      Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
+      RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
+                       RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
+      VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
 
       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
       // its potential value. The previous information might have been valid
       // only given the branch precondition.
       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
       // semantics we don't understand.
-      NewBonus->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
+      NewBonusInst->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
 
-      PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
-      NewBonus->takeName(BonusInst);
-      BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
+      PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
+      NewBonusInst->takeName(BonusInst);
+      BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
     }
 
     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
     // two conditions together.
     Instruction *New = Cond->clone();
-    if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
+    RemapInstruction(New, VMap,
+                     RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
     New->takeName(Cond);
-    Cond->setName(New->getName()+".old");
+    Cond->setName(New->getName() + ".old");
 
     if (BI->isConditional()) {
       Instruction *NewCond =
@@ -2649,7 +2655,7 @@ static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
-    const DataLayout *DL) {
+    unsigned BonusInstThreshold, const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
 
   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
@@ -2682,7 +2688,7 @@ static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
       ICI->eraseFromParent();
     }
     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   }
 
   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
@@ -2698,7 +2704,7 @@ static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
     ICI->replaceAllUsesWith(V);
     ICI->eraseFromParent();
     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   }
 
   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
@@ -3208,11 +3214,12 @@ static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
 
 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
 /// and use it to remove dead cases.
-static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI) {
+static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, const DataLayout *DL,
+                                     AssumptionTracker *AT) {
   Value *Cond = SI->getCondition();
   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
-  computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne);
+  computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AT, SI);
 
   // Gather dead cases.
   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
@@ -3460,6 +3467,163 @@ GetCaseResults(SwitchInst *SI,
   return Res.size() > 0;
 }
 
+// MapCaseToResult - Helper function used to
+// add CaseVal to the list of cases that generate Result.
+static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
+    SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
+    Constant *Result) {
+  for (auto &I : UniqueResults) {
+    if (I.first == Result) {
+      I.second.push_back(CaseVal);
+      return;
+    }
+  }
+  UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
+        SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
+}
+
+// InitializeUniqueCases - Helper function that initializes a map containing
+// results for the PHI node of the common destination block for a switch
+// instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
+// there is not a common destination block for the switch.
+static bool InitializeUniqueCases(
+    SwitchInst *SI, const DataLayout *DL, PHINode *&PHI,
+    BasicBlock *&CommonDest,
+    SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
+    Constant *&DefaultResult) {
+  for (auto &I : SI->cases()) {
+    ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
+
+    // Resulting value at phi nodes for this case value.
+    SwitchCaseResultsTy Results;
+    if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
+                        DL))
+      return false;
+
+    // Only one value per case is permitted
+    if (Results.size() > 1)
+      return false;
+    MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
+
+    // Check the PHI consistency.
+    if (!PHI)
+      PHI = Results[0].first;
+    else if (PHI != Results[0].first)
+      return false;
+  }
+  // Find the default result value.
+  SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
+  BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
+  GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
+                 DL);
+  // If the default value is not found abort unless the default destination
+  // is unreachable.
+  DefaultResult =
+      DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
+  if ((!DefaultResult &&
+        !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
+// ConvertTwoCaseSwitch - Helper function that checks if it is possible to
+// transform a switch with only two cases (or two cases + default)
+// that produces a result into a value select.
+// Example:
+// switch (a) {
+//   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
+//     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
+//   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
+//     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
+//   default:
+//     return 4;
+// }
+static Value *
+ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
+                     Constant *DefaultResult, Value *Condition,
+                     IRBuilder<> &Builder) {
+  assert(ResultVector.size() == 2 &&
+      "We should have exactly two unique results at this point");
+  // If we are selecting between only two cases transform into a simple
+  // select or a two-way select if default is possible.
+  if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
+      ResultVector[1].second.size() == 1) {
+    ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
+    ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
+
+    bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
+    Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
+    if (DefaultCanTrigger) {
+      Value *const ValueCompare =
+          Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
+      SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
+                                         DefaultResult, "switch.select");
+    }
+    Value *const ValueCompare =
+        Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
+    return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
+                                "switch.select");
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+// RemoveSwitchAfterSelectConversion - Helper function to cleanup a switch
+// instruction that has been converted into a select, fixing up PHI nodes and
+// basic blocks.
+static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
+                                              Value *SelectValue,
+                                              IRBuilder<> &Builder) {
+  BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
+  while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
+    PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
+  PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
+
+  Builder.CreateBr(PHI->getParent());
+
+  // Remove the switch.
+  for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
+    BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
+
+    if (Succ == PHI->getParent())
+      continue;
+    Succ->removePredecessor(SelectBB);
+  }
+  SI->eraseFromParent();
+}
+
+/// SwitchToSelect - If the switch is only used to initialize one or more
+/// phi nodes in a common successor block with only two different
+/// constant values, replace the switch with select.
+static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
+                           const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
+  Value *const Cond = SI->getCondition();
+  PHINode *PHI = nullptr;
+  BasicBlock *CommonDest = nullptr;
+  Constant *DefaultResult;
+  SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
+  // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
+  if (!InitializeUniqueCases(SI, DL, PHI, CommonDest, UniqueResults,
+                             DefaultResult))
+    return false;
+  // Selects choose between maximum two values.
+  if (UniqueResults.size() != 2)
+    return false;
+  assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
+
+  Builder.SetInsertPoint(SI);
+  Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
+      UniqueResults,
+      DefaultResult, Cond, Builder);
+  if (SelectValue) {
+    RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
+    return true;
+  }
+  // The switch couldn't be converted into a select.
+  return false;
+}
+
 namespace {
   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
   /// to replace a switch.
@@ -3493,6 +3657,11 @@ namespace {
       // store that single value and return it for each lookup.
       SingleValueKind,
 
+      // For tables where there is a linear relationship between table index
+      // and values. We calculate the result with a simple multiplication
+      // and addition instead of a table lookup.
+      LinearMapKind,
+
       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
       // shift and mask operations.
@@ -3510,6 +3679,10 @@ namespace {
     ConstantInt *BitMap;
     IntegerType *BitMapElementTy;
 
+    // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
+    ConstantInt *LinearOffset;
+    ConstantInt *LinearMultiplier;
+
     // For ArrayKind, this is the array.
     GlobalVariable *Array;
   };
@@ -3522,7 +3695,7 @@ SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
                                      Constant *DefaultValue,
                                      const DataLayout *DL)
     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
-      Array(nullptr) {
+      LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
 
@@ -3567,6 +3740,43 @@ SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
     return;
   }
 
+  // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
+  // table index.
+  if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
+    bool LinearMappingPossible = true;
+    APInt PrevVal;
+    APInt DistToPrev;
+    assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
+    // Check if there is the same distance between two consecutive values.
+    for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
+      ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
+      if (!ConstVal) {
+        // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
+        // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
+        LinearMappingPossible = false;
+        break;
+      }
+      APInt Val = ConstVal->getValue();
+      if (I != 0) {
+        APInt Dist = Val - PrevVal;
+        if (I == 1) {
+          DistToPrev = Dist;
+        } else if (Dist != DistToPrev) {
+          LinearMappingPossible = false;
+          break;
+        }
+      }
+      PrevVal = Val;
+    }
+    if (LinearMappingPossible) {
+      LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
+      LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
+      Kind = LinearMapKind;
+      ++NumLinearMaps;
+      return;
+    }
+  }
+
   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
@@ -3602,6 +3812,16 @@ Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
   switch (Kind) {
     case SingleValueKind:
       return SingleValue;
+    case LinearMapKind: {
+      // Derive the result value from the input value.
+      Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
+                                            false, "switch.idx.cast");
+      if (!LinearMultiplier->isOne())
+        Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
+      if (!LinearOffset->isZero())
+        Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
+      return Result;
+    }
     case BitMapKind: {
       // Type of the bitmap (e.g. i59).
       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
@@ -3673,9 +3893,8 @@ static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
 
   bool AllTablesFitInRegister = true;
   bool HasIllegalType = false;
-  for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
-       E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
-    Type *Ty = I->second;
+  for (const auto &I : ResultTypes) {
+    Type *Ty = I.second;
 
     // Saturate this flag to true.
     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
@@ -3759,16 +3978,17 @@ static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
       return false;
 
     // Append the result from this case to the list for each phi.
-    for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
-      if (!ResultLists.count(I->first))
-        PHIs.push_back(I->first);
-      ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
+    for (const auto &I : Results) {
+      PHINode *PHI = I.first;
+      Constant *Value = I.second;
+      if (!ResultLists.count(PHI))
+        PHIs.push_back(PHI);
+      ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
     }
   }
 
   // Keep track of the result types.
-  for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
-    PHINode *PHI = PHIs[I];
+  for (PHINode *PHI : PHIs) {
     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
   }
 
@@ -3785,6 +4005,7 @@ static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
   }
+
   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
   if (NeedMask) {
     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
@@ -3794,9 +4015,9 @@ static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
       return false;
   }
 
-  for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
-    PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
-    Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
+  for (const auto &I : DefaultResultsList) {
+    PHINode *PHI = I.first;
+    Constant *Result = I.second;
     DefaultResults[PHI] = Result;
   }
 
@@ -3830,7 +4051,10 @@ static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
     Builder.CreateBr(LookupBB);
-    SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent());
+    // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
+    // do not delete PHINodes here.
+    SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
+                                            true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
   } else {
     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
@@ -3851,9 +4075,12 @@ static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
                                   CommonDest->getParent(),
                                   CommonDest);
 
+    // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
+    // unnecessary illegal types.
+    uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
+    APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
+    APInt One(TableSizePowOf2, 1);
     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
-    APInt MaskInt(TableSize, 0);
-    APInt One(TableSize, 1);
     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
@@ -3929,12 +4156,12 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
     Value *Cond = SI->getCondition();
     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
     // away into any preds.
@@ -3944,22 +4171,25 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
       ++BBI;
     if (SI == &*BBI)
       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   }
 
   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   // Remove unreachable cases.
-  if (EliminateDeadSwitchCases(SI))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+  if (EliminateDeadSwitchCases(SI, DL, AT))
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
+
+  if (SwitchToSelect(SI, Builder, DL, AT))
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   return false;
 }
@@ -3996,7 +4226,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
 
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
-      return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+      return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   }
   return Changed;
 }
@@ -4020,7 +4250,8 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
         ;
       if (I->isTerminator() &&
-          TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI, DL))
+          TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI,
+                                                BonusInstThreshold, DL, AT))
         return true;
     }
 
@@ -4028,8 +4259,8 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
   // for PHI nodes in common successor.
-  if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+  if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   return false;
 }
 
@@ -4044,7 +4275,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
     // switch.
     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
     // Ignore dbg intrinsics.
@@ -4054,14 +4285,14 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
       ++I;
     if (&*I == BI) {
       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
       ++I;
       // Ignore dbg intrinsics.
       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
         ++I;
       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
     }
   }
 
@@ -4072,8 +4303,8 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
-  if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL))
-    return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+  if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
+    return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
@@ -4082,7 +4313,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
     } else {
       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
@@ -4090,7 +4321,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
-          return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+          return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
     }
   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
@@ -4099,7 +4330,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
   }
 
   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
@@ -4107,14 +4338,14 @@ bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
     if (PN->getParent() == BI->getParent())
       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
-        return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+        return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
-          return SimplifyCFG(BB, TTI, DL) | true;
+          return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
 
   return false;
 }
@@ -4258,6 +4489,7 @@ bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
 ///
 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
-                       const DataLayout *DL) {
-  return SimplifyCFGOpt(TTI, DL).run(BB);
+                       unsigned BonusInstThreshold,
+                       const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
+  return SimplifyCFGOpt(TTI, BonusInstThreshold, DL, AT).run(BB);
 }