35e6a971f1518866c0d0535a7766b6593ab998b1
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / CorrelatedExprs.cpp
1 //===- CorrelatedExprs.cpp - Pass to detect and eliminated c.e.'s ---------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Correlated Expression Elimination propagates information from conditional
11 // branches to blocks dominated by destinations of the branch.  It propagates
12 // information from the condition check itself into the body of the branch,
13 // allowing transformations like these for example:
14 //
15 //  if (i == 7)
16 //    ... 4*i;  // constant propagation
17 //
18 //  M = i+1; N = j+1;
19 //  if (i == j)
20 //    X = M-N;  // = M-M == 0;
21 //
22 // This is called Correlated Expression Elimination because we eliminate or
23 // simplify expressions that are correlated with the direction of a branch.  In
24 // this way we use static information to give us some information about the
25 // dynamic value of a variable.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
30 #include "llvm/Constants.h"
31 #include "llvm/Pass.h"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/Instructions.h"
34 #include "llvm/Type.h"
35 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
36 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
37 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
39 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
40 #include "llvm/Support/CFG.h"
41 #include "llvm/Support/Debug.h"
42 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
43 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
44 #include <algorithm>
45 #include <iostream>
46 using namespace llvm;
47
48 namespace {
49   Statistic<> NumSetCCRemoved("cee", "Number of setcc instruction eliminated");
50   Statistic<> NumOperandsCann("cee", "Number of operands canonicalized");
51   Statistic<> BranchRevectors("cee", "Number of branches revectored");
52
53   class ValueInfo;
54   class Relation {
55     Value *Val;                 // Relation to what value?
56     Instruction::BinaryOps Rel; // SetCC relation, or Add if no information
57   public:
58     Relation(Value *V) : Val(V), Rel(Instruction::Add) {}
59     bool operator<(const Relation &R) const { return Val < R.Val; }
60     Value *getValue() const { return Val; }
61     Instruction::BinaryOps getRelation() const { return Rel; }
62
63     // contradicts - Return true if the relationship specified by the operand
64     // contradicts already known information.
65     //
66     bool contradicts(Instruction::BinaryOps Rel, const ValueInfo &VI) const;
67
68     // incorporate - Incorporate information in the argument into this relation
69     // entry.  This assumes that the information doesn't contradict itself.  If
70     // any new information is gained, true is returned, otherwise false is
71     // returned to indicate that nothing was updated.
72     //
73     bool incorporate(Instruction::BinaryOps Rel, ValueInfo &VI);
74
75     // KnownResult - Whether or not this condition determines the result of a
76     // setcc in the program.  False & True are intentionally 0 & 1 so we can
77     // convert to bool by casting after checking for unknown.
78     //
79     enum KnownResult { KnownFalse = 0, KnownTrue = 1, Unknown = 2 };
80
81     // getImpliedResult - If this relationship between two values implies that
82     // the specified relationship is true or false, return that.  If we cannot
83     // determine the result required, return Unknown.
84     //
85     KnownResult getImpliedResult(Instruction::BinaryOps Rel) const;
86
87     // print - Output this relation to the specified stream
88     void print(std::ostream &OS) const;
89     void dump() const;
90   };
91
92
93   // ValueInfo - One instance of this record exists for every value with
94   // relationships between other values.  It keeps track of all of the
95   // relationships to other values in the program (specified with Relation) that
96   // are known to be valid in a region.
97   //
98   class ValueInfo {
99     // RelationShips - this value is know to have the specified relationships to
100     // other values.  There can only be one entry per value, and this list is
101     // kept sorted by the Val field.
102     std::vector<Relation> Relationships;
103
104     // If information about this value is known or propagated from constant
105     // expressions, this range contains the possible values this value may hold.
106     ConstantRange Bounds;
107
108     // If we find that this value is equal to another value that has a lower
109     // rank, this value is used as it's replacement.
110     //
111     Value *Replacement;
112   public:
113     ValueInfo(const Type *Ty)
114       : Bounds(Ty->isIntegral() ? Ty : Type::IntTy), Replacement(0) {}
115
116     // getBounds() - Return the constant bounds of the value...
117     const ConstantRange &getBounds() const { return Bounds; }
118     ConstantRange &getBounds() { return Bounds; }
119
120     const std::vector<Relation> &getRelationships() { return Relationships; }
121
122     // getReplacement - Return the value this value is to be replaced with if it
123     // exists, otherwise return null.
124     //
125     Value *getReplacement() const { return Replacement; }
126
127     // setReplacement - Used by the replacement calculation pass to figure out
128     // what to replace this value with, if anything.
129     //
130     void setReplacement(Value *Repl) { Replacement = Repl; }
131
132     // getRelation - return the relationship entry for the specified value.
133     // This can invalidate references to other Relations, so use it carefully.
134     //
135     Relation &getRelation(Value *V) {
136       // Binary search for V's entry...
137       std::vector<Relation>::iterator I =
138         std::lower_bound(Relationships.begin(), Relationships.end(),
139                          Relation(V));
140
141       // If we found the entry, return it...
142       if (I != Relationships.end() && I->getValue() == V)
143         return *I;
144
145       // Insert and return the new relationship...
146       return *Relationships.insert(I, V);
147     }
148
149     const Relation *requestRelation(Value *V) const {
150       // Binary search for V's entry...
151       std::vector<Relation>::const_iterator I =
152         std::lower_bound(Relationships.begin(), Relationships.end(),
153                          Relation(V));
154       if (I != Relationships.end() && I->getValue() == V)
155         return &*I;
156       return 0;
157     }
158
159     // print - Output information about this value relation...
160     void print(std::ostream &OS, Value *V) const;
161     void dump() const;
162   };
163
164   // RegionInfo - Keeps track of all of the value relationships for a region.  A
165   // region is the are dominated by a basic block.  RegionInfo's keep track of
166   // the RegionInfo for their dominator, because anything known in a dominator
167   // is known to be true in a dominated block as well.
168   //
169   class RegionInfo {
170     BasicBlock *BB;
171
172     // ValueMap - Tracks the ValueInformation known for this region
173     typedef std::map<Value*, ValueInfo> ValueMapTy;
174     ValueMapTy ValueMap;
175   public:
176     RegionInfo(BasicBlock *bb) : BB(bb) {}
177
178     // getEntryBlock - Return the block that dominates all of the members of
179     // this region.
180     BasicBlock *getEntryBlock() const { return BB; }
181
182     // empty - return true if this region has no information known about it.
183     bool empty() const { return ValueMap.empty(); }
184
185     const RegionInfo &operator=(const RegionInfo &RI) {
186       ValueMap = RI.ValueMap;
187       return *this;
188     }
189
190     // print - Output information about this region...
191     void print(std::ostream &OS) const;
192     void dump() const;
193
194     // Allow external access.
195     typedef ValueMapTy::iterator iterator;
196     iterator begin() { return ValueMap.begin(); }
197     iterator end() { return ValueMap.end(); }
198
199     ValueInfo &getValueInfo(Value *V) {
200       ValueMapTy::iterator I = ValueMap.lower_bound(V);
201       if (I != ValueMap.end() && I->first == V) return I->second;
202       return ValueMap.insert(I, std::make_pair(V, V->getType()))->second;
203     }
204
205     const ValueInfo *requestValueInfo(Value *V) const {
206       ValueMapTy::const_iterator I = ValueMap.find(V);
207       if (I != ValueMap.end()) return &I->second;
208       return 0;
209     }
210
211     /// removeValueInfo - Remove anything known about V from our records.  This
212     /// works whether or not we know anything about V.
213     ///
214     void removeValueInfo(Value *V) {
215       ValueMap.erase(V);
216     }
217   };
218
219   /// CEE - Correlated Expression Elimination
220   class CEE : public FunctionPass {
221     std::map<Value*, unsigned> RankMap;
222     std::map<BasicBlock*, RegionInfo> RegionInfoMap;
223     ETForest *EF;
224     DominatorTree *DT;
225   public:
226     virtual bool runOnFunction(Function &F);
227
228     // We don't modify the program, so we preserve all analyses
229     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
230       AU.addRequired<ETForest>();
231       AU.addRequired<DominatorTree>();
232       AU.addRequiredID(BreakCriticalEdgesID);
233     };
234
235     // print - Implement the standard print form to print out analysis
236     // information.
237     virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
238
239   private:
240     RegionInfo &getRegionInfo(BasicBlock *BB) {
241       std::map<BasicBlock*, RegionInfo>::iterator I
242         = RegionInfoMap.lower_bound(BB);
243       if (I != RegionInfoMap.end() && I->first == BB) return I->second;
244       return RegionInfoMap.insert(I, std::make_pair(BB, BB))->second;
245     }
246
247     void BuildRankMap(Function &F);
248     unsigned getRank(Value *V) const {
249       if (isa<Constant>(V)) return 0;
250       std::map<Value*, unsigned>::const_iterator I = RankMap.find(V);
251       if (I != RankMap.end()) return I->second;
252       return 0; // Must be some other global thing
253     }
254
255     bool TransformRegion(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks);
256
257     bool ForwardCorrelatedEdgeDestination(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
258                                           RegionInfo &RI);
259
260     void ForwardSuccessorTo(TerminatorInst *TI, unsigned Succ, BasicBlock *D,
261                             RegionInfo &RI);
262     void ReplaceUsesOfValueInRegion(Value *Orig, Value *New,
263                                     BasicBlock *RegionDominator);
264     void CalculateRegionExitBlocks(BasicBlock *BB, BasicBlock *OldSucc,
265                                    std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks);
266     void InsertRegionExitMerges(PHINode *NewPHI, Instruction *OldVal,
267                              const std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks);
268
269     void PropagateBranchInfo(BranchInst *BI);
270     void PropagateSwitchInfo(SwitchInst *SI);
271     void PropagateEquality(Value *Op0, Value *Op1, RegionInfo &RI);
272     void PropagateRelation(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0,
273                            Value *Op1, RegionInfo &RI);
274     void UpdateUsersOfValue(Value *V, RegionInfo &RI);
275     void IncorporateInstruction(Instruction *Inst, RegionInfo &RI);
276     void ComputeReplacements(RegionInfo &RI);
277
278
279     // getSetCCResult - Given a setcc instruction, determine if the result is
280     // determined by facts we already know about the region under analysis.
281     // Return KnownTrue, KnownFalse, or Unknown based on what we can determine.
282     //
283     Relation::KnownResult getSetCCResult(SetCondInst *SC, const RegionInfo &RI);
284
285
286     bool SimplifyBasicBlock(BasicBlock &BB, const RegionInfo &RI);
287     bool SimplifyInstruction(Instruction *Inst, const RegionInfo &RI);
288   };
289   RegisterPass<CEE> X("cee", "Correlated Expression Elimination");
290 }
291
292 FunctionPass *llvm::createCorrelatedExpressionEliminationPass() {
293   return new CEE();
294 }
295
296
297 bool CEE::runOnFunction(Function &F) {
298   // Build a rank map for the function...
299   BuildRankMap(F);
300
301   // Traverse the dominator tree, computing information for each node in the
302   // tree.  Note that our traversal will not even touch unreachable basic
303   // blocks.
304   EF = &getAnalysis<ETForest>();
305   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
306
307   std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
308   bool Changed = TransformRegion(&F.getEntryBlock(), VisitedBlocks);
309
310   RegionInfoMap.clear();
311   RankMap.clear();
312   return Changed;
313 }
314
315 // TransformRegion - Transform the region starting with BB according to the
316 // calculated region information for the block.  Transforming the region
317 // involves analyzing any information this block provides to successors,
318 // propagating the information to successors, and finally transforming
319 // successors.
320 //
321 // This method processes the function in depth first order, which guarantees
322 // that we process the immediate dominator of a block before the block itself.
323 // Because we are passing information from immediate dominators down to
324 // dominatees, we obviously have to process the information source before the
325 // information consumer.
326 //
327 bool CEE::TransformRegion(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks){
328   // Prevent infinite recursion...
329   if (VisitedBlocks.count(BB)) return false;
330   VisitedBlocks.insert(BB);
331
332   // Get the computed region information for this block...
333   RegionInfo &RI = getRegionInfo(BB);
334
335   // Compute the replacement information for this block...
336   ComputeReplacements(RI);
337
338   // If debugging, print computed region information...
339   DEBUG(RI.print(std::cerr));
340
341   // Simplify the contents of this block...
342   bool Changed = SimplifyBasicBlock(*BB, RI);
343
344   // Get the terminator of this basic block...
345   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
346
347   // Loop over all of the blocks that this block is the immediate dominator for.
348   // Because all information known in this region is also known in all of the
349   // blocks that are dominated by this one, we can safely propagate the
350   // information down now.
351   //
352   DominatorTree::Node *BBN = (*DT)[BB];
353   if (!RI.empty())        // Time opt: only propagate if we can change something
354     for (unsigned i = 0, e = BBN->getChildren().size(); i != e; ++i) {
355       BasicBlock *Dominated = BBN->getChildren()[i]->getBlock();
356       assert(RegionInfoMap.find(Dominated) == RegionInfoMap.end() &&
357              "RegionInfo should be calculated in dominanace order!");
358       getRegionInfo(Dominated) = RI;
359     }
360
361   // Now that all of our successors have information if they deserve it,
362   // propagate any information our terminator instruction finds to our
363   // successors.
364   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
365     if (BI->isConditional())
366       PropagateBranchInfo(BI);
367   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
368     PropagateSwitchInfo(SI);
369   }
370
371   // If this is a branch to a block outside our region that simply performs
372   // another conditional branch, one whose outcome is known inside of this
373   // region, then vector this outgoing edge directly to the known destination.
374   //
375   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
376     while (ForwardCorrelatedEdgeDestination(TI, i, RI)) {
377       ++BranchRevectors;
378       Changed = true;
379     }
380
381   // Now that all of our successors have information, recursively process them.
382   for (unsigned i = 0, e = BBN->getChildren().size(); i != e; ++i)
383     Changed |= TransformRegion(BBN->getChildren()[i]->getBlock(),VisitedBlocks);
384
385   return Changed;
386 }
387
388 // isBlockSimpleEnoughForCheck to see if the block is simple enough for us to
389 // revector the conditional branch in the bottom of the block, do so now.
390 //
391 static bool isBlockSimpleEnough(BasicBlock *BB) {
392   assert(isa<BranchInst>(BB->getTerminator()));
393   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
394   assert(BI->isConditional());
395
396   // Check the common case first: empty block, or block with just a setcc.
397   if (BB->size() == 1 ||
398       (BB->size() == 2 && &BB->front() == BI->getCondition() &&
399        BI->getCondition()->hasOneUse()))
400     return true;
401
402   // Check the more complex case now...
403   BasicBlock::iterator I = BB->begin();
404
405   // FIXME: This should be reenabled once the regression with SIM is fixed!
406 #if 0
407   // PHI Nodes are ok, just skip over them...
408   while (isa<PHINode>(*I)) ++I;
409 #endif
410
411   // Accept the setcc instruction...
412   if (&*I == BI->getCondition())
413     ++I;
414
415   // Nothing else is acceptable here yet.  We must not revector... unless we are
416   // at the terminator instruction.
417   if (&*I == BI)
418     return true;
419
420   return false;
421 }
422
423
424 bool CEE::ForwardCorrelatedEdgeDestination(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
425                                            RegionInfo &RI) {
426   // If this successor is a simple block not in the current region, which
427   // contains only a conditional branch, we decide if the outcome of the branch
428   // can be determined from information inside of the region.  Instead of going
429   // to this block, we can instead go to the destination we know is the right
430   // target.
431   //
432
433   // Check to see if we dominate the block. If so, this block will get the
434   // condition turned to a constant anyway.
435   //
436   //if (EF->dominates(RI.getEntryBlock(), BB))
437   // return 0;
438
439   BasicBlock *BB = TI->getParent();
440
441   // Get the destination block of this edge...
442   BasicBlock *OldSucc = TI->getSuccessor(SuccNo);
443
444   // Make sure that the block ends with a conditional branch and is simple
445   // enough for use to be able to revector over.
446   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OldSucc->getTerminator());
447   if (BI == 0 || !BI->isConditional() || !isBlockSimpleEnough(OldSucc))
448     return false;
449
450   // We can only forward the branch over the block if the block ends with a
451   // setcc we can determine the outcome for.
452   //
453   // FIXME: we can make this more generic.  Code below already handles more
454   // generic case.
455   SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BI->getCondition());
456   if (SCI == 0) return false;
457
458   // Make a new RegionInfo structure so that we can simulate the effect of the
459   // PHI nodes in the block we are skipping over...
460   //
461   RegionInfo NewRI(RI);
462
463   // Remove value information for all of the values we are simulating... to make
464   // sure we don't have any stale information.
465   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end(); I!=E; ++I)
466     if (I->getType() != Type::VoidTy)
467       NewRI.removeValueInfo(I);
468
469   // Put the newly discovered information into the RegionInfo...
470   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end(); I!=E; ++I)
471     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
472       int OpNum = PN->getBasicBlockIndex(BB);
473       assert(OpNum != -1 && "PHI doesn't have incoming edge for predecessor!?");
474       PropagateEquality(PN, PN->getIncomingValue(OpNum), NewRI);
475     } else if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(I)) {
476       Relation::KnownResult Res = getSetCCResult(SCI, NewRI);
477       if (Res == Relation::Unknown) return false;
478       PropagateEquality(SCI, ConstantBool::get(Res), NewRI);
479     } else {
480       assert(isa<BranchInst>(*I) && "Unexpected instruction type!");
481     }
482
483   // Compute the facts implied by what we have discovered...
484   ComputeReplacements(NewRI);
485
486   ValueInfo &PredicateVI = NewRI.getValueInfo(BI->getCondition());
487   if (PredicateVI.getReplacement() &&
488       isa<Constant>(PredicateVI.getReplacement()) &&
489       !isa<GlobalValue>(PredicateVI.getReplacement())) {
490     ConstantBool *CB = cast<ConstantBool>(PredicateVI.getReplacement());
491
492     // Forward to the successor that corresponds to the branch we will take.
493     ForwardSuccessorTo(TI, SuccNo, BI->getSuccessor(!CB->getValue()), NewRI);
494     return true;
495   }
496
497   return false;
498 }
499
500 static Value *getReplacementOrValue(Value *V, RegionInfo &RI) {
501   if (const ValueInfo *VI = RI.requestValueInfo(V))
502     if (Value *Repl = VI->getReplacement())
503       return Repl;
504   return V;
505 }
506
507 /// ForwardSuccessorTo - We have found that we can forward successor # 'SuccNo'
508 /// of Terminator 'TI' to the 'Dest' BasicBlock.  This method performs the
509 /// mechanics of updating SSA information and revectoring the branch.
510 ///
511 void CEE::ForwardSuccessorTo(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNo,
512                              BasicBlock *Dest, RegionInfo &RI) {
513   // If there are any PHI nodes in the Dest BB, we must duplicate the entry
514   // in the PHI node for the old successor to now include an entry from the
515   // current basic block.
516   //
517   BasicBlock *OldSucc = TI->getSuccessor(SuccNo);
518   BasicBlock *BB = TI->getParent();
519
520   DEBUG(std::cerr << "Forwarding branch in basic block %" << BB->getName()
521         << " from block %" << OldSucc->getName() << " to block %"
522         << Dest->getName() << "\n");
523
524   DEBUG(std::cerr << "Before forwarding: " << *BB->getParent());
525
526   // Because we know that there cannot be critical edges in the flow graph, and
527   // that OldSucc has multiple outgoing edges, this means that Dest cannot have
528   // multiple incoming edges.
529   //
530 #ifndef NDEBUG
531   pred_iterator DPI = pred_begin(Dest); ++DPI;
532   assert(DPI == pred_end(Dest) && "Critical edge found!!");
533 #endif
534
535   // Loop over any PHI nodes in the destination, eliminating them, because they
536   // may only have one input.
537   //
538   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&Dest->front())) {
539     assert(PN->getNumIncomingValues() == 1 && "Crit edge found!");
540     // Eliminate the PHI node
541     PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
542     Dest->getInstList().erase(PN);
543   }
544
545   // If there are values defined in the "OldSucc" basic block, we need to insert
546   // PHI nodes in the regions we are dealing with to emulate them.  This can
547   // insert dead phi nodes, but it is more trouble to see if they are used than
548   // to just blindly insert them.
549   //
550   if (EF->dominates(OldSucc, Dest)) {
551     // RegionExitBlocks - Find all of the blocks that are not dominated by Dest,
552     // but have predecessors that are.  Additionally, prune down the set to only
553     // include blocks that are dominated by OldSucc as well.
554     //
555     std::vector<BasicBlock*> RegionExitBlocks;
556     CalculateRegionExitBlocks(Dest, OldSucc, RegionExitBlocks);
557
558     for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(), E = OldSucc->end();
559          I != E; ++I)
560       if (I->getType() != Type::VoidTy) {
561         // Create and insert the PHI node into the top of Dest.
562         PHINode *NewPN = new PHINode(I->getType(), I->getName()+".fw_merge",
563                                      Dest->begin());
564         // There is definitely an edge from OldSucc... add the edge now
565         NewPN->addIncoming(I, OldSucc);
566
567         // There is also an edge from BB now, add the edge with the calculated
568         // value from the RI.
569         NewPN->addIncoming(getReplacementOrValue(I, RI), BB);
570
571         // Make everything in the Dest region use the new PHI node now...
572         ReplaceUsesOfValueInRegion(I, NewPN, Dest);
573
574         // Make sure that exits out of the region dominated by NewPN get PHI
575         // nodes that merge the values as appropriate.
576         InsertRegionExitMerges(NewPN, I, RegionExitBlocks);
577       }
578   }
579
580   // If there were PHI nodes in OldSucc, we need to remove the entry for this
581   // edge from the PHI node, and we need to replace any references to the PHI
582   // node with a new value.
583   //
584   for (BasicBlock::iterator I = OldSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
585     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
586
587     // Get the value flowing across the old edge and remove the PHI node entry
588     // for this edge: we are about to remove the edge!  Don't remove the PHI
589     // node yet though if this is the last edge into it.
590     Value *EdgeValue = PN->removeIncomingValue(BB, false);
591
592     // Make sure that anything that used to use PN now refers to EdgeValue
593     ReplaceUsesOfValueInRegion(PN, EdgeValue, Dest);
594
595     // If there is only one value left coming into the PHI node, replace the PHI
596     // node itself with the one incoming value left.
597     //
598     if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
599       assert(PN->getNumIncomingValues() == 1);
600       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
601       PN->getParent()->getInstList().erase(PN);
602       I = OldSucc->begin();
603     } else if (PN->getNumIncomingValues() == 0) {  // Nuke the PHI
604       // If we removed the last incoming value to this PHI, nuke the PHI node
605       // now.
606       PN->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(PN->getType()));
607       PN->getParent()->getInstList().erase(PN);
608       I = OldSucc->begin();
609     } else {
610       ++I;  // Otherwise, move on to the next PHI node
611     }
612   }
613
614   // Actually revector the branch now...
615   TI->setSuccessor(SuccNo, Dest);
616
617   // If we just introduced a critical edge in the flow graph, make sure to break
618   // it right away...
619   SplitCriticalEdge(TI, SuccNo, this);
620
621   // Make sure that we don't introduce critical edges from oldsucc now!
622   for (unsigned i = 0, e = OldSucc->getTerminator()->getNumSuccessors();
623        i != e; ++i)
624     SplitCriticalEdge(OldSucc->getTerminator(), i, this);
625
626   // Since we invalidated the CFG, recalculate the dominator set so that it is
627   // useful for later processing!
628   // FIXME: This is much worse than it really should be!
629   //EF->recalculate();
630
631   DEBUG(std::cerr << "After forwarding: " << *BB->getParent());
632 }
633
634 /// ReplaceUsesOfValueInRegion - This method replaces all uses of Orig with uses
635 /// of New.  It only affects instructions that are defined in basic blocks that
636 /// are dominated by Head.
637 ///
638 void CEE::ReplaceUsesOfValueInRegion(Value *Orig, Value *New,
639                                      BasicBlock *RegionDominator) {
640   assert(Orig != New && "Cannot replace value with itself");
641   std::vector<Instruction*> InstsToChange;
642   std::vector<PHINode*>     PHIsToChange;
643   InstsToChange.reserve(Orig->getNumUses());
644
645   // Loop over instructions adding them to InstsToChange vector, this allows us
646   // an easy way to avoid invalidating the use_iterator at a bad time.
647   for (Value::use_iterator I = Orig->use_begin(), E = Orig->use_end();
648        I != E; ++I)
649     if (Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*I))
650       if (EF->dominates(RegionDominator, User->getParent()))
651         InstsToChange.push_back(User);
652       else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
653         PHIsToChange.push_back(PN);
654       }
655
656   // PHIsToChange contains PHI nodes that use Orig that do not live in blocks
657   // dominated by orig.  If the block the value flows in from is dominated by
658   // RegionDominator, then we rewrite the PHI
659   for (unsigned i = 0, e = PHIsToChange.size(); i != e; ++i) {
660     PHINode *PN = PHIsToChange[i];
661     for (unsigned j = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); j != e; ++j)
662       if (PN->getIncomingValue(j) == Orig &&
663           EF->dominates(RegionDominator, PN->getIncomingBlock(j)))
664         PN->setIncomingValue(j, New);
665   }
666
667   // Loop over the InstsToChange list, replacing all uses of Orig with uses of
668   // New.  This list contains all of the instructions in our region that use
669   // Orig.
670   for (unsigned i = 0, e = InstsToChange.size(); i != e; ++i)
671     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(InstsToChange[i])) {
672       // PHINodes must be handled carefully.  If the PHI node itself is in the
673       // region, we have to make sure to only do the replacement for incoming
674       // values that correspond to basic blocks in the region.
675       for (unsigned j = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); j != e; ++j)
676         if (PN->getIncomingValue(j) == Orig &&
677             EF->dominates(RegionDominator, PN->getIncomingBlock(j)))
678           PN->setIncomingValue(j, New);
679
680     } else {
681       InstsToChange[i]->replaceUsesOfWith(Orig, New);
682     }
683 }
684
685 static void CalcRegionExitBlocks(BasicBlock *Header, BasicBlock *BB,
686                                  std::set<BasicBlock*> &Visited,
687                                  ETForest &EF,
688                                  std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks) {
689   if (Visited.count(BB)) return;
690   Visited.insert(BB);
691
692   if (EF.dominates(Header, BB)) {  // Block in the region, recursively traverse
693     for (succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); I != E; ++I)
694       CalcRegionExitBlocks(Header, *I, Visited, EF, RegionExitBlocks);
695   } else {
696     // Header does not dominate this block, but we have a predecessor that does
697     // dominate us.  Add ourself to the list.
698     RegionExitBlocks.push_back(BB);
699   }
700 }
701
702 /// CalculateRegionExitBlocks - Find all of the blocks that are not dominated by
703 /// BB, but have predecessors that are.  Additionally, prune down the set to
704 /// only include blocks that are dominated by OldSucc as well.
705 ///
706 void CEE::CalculateRegionExitBlocks(BasicBlock *BB, BasicBlock *OldSucc,
707                                     std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks){
708   std::set<BasicBlock*> Visited;  // Don't infinite loop
709
710   // Recursively calculate blocks we are interested in...
711   CalcRegionExitBlocks(BB, BB, Visited, *EF, RegionExitBlocks);
712
713   // Filter out blocks that are not dominated by OldSucc...
714   for (unsigned i = 0; i != RegionExitBlocks.size(); ) {
715     if (EF->dominates(OldSucc, RegionExitBlocks[i]))
716       ++i;  // Block is ok, keep it.
717     else {
718       // Move to end of list...
719       std::swap(RegionExitBlocks[i], RegionExitBlocks.back());
720       RegionExitBlocks.pop_back();        // Nuke the end
721     }
722   }
723 }
724
725 void CEE::InsertRegionExitMerges(PHINode *BBVal, Instruction *OldVal,
726                              const std::vector<BasicBlock*> &RegionExitBlocks) {
727   assert(BBVal->getType() == OldVal->getType() && "Should be derived values!");
728   BasicBlock *BB = BBVal->getParent();
729   BasicBlock *OldSucc = OldVal->getParent();
730
731   // Loop over all of the blocks we have to place PHIs in, doing it.
732   for (unsigned i = 0, e = RegionExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
733     BasicBlock *FBlock = RegionExitBlocks[i];  // Block on the frontier
734
735     // Create the new PHI node
736     PHINode *NewPN = new PHINode(BBVal->getType(),
737                                  OldVal->getName()+".fw_frontier",
738                                  FBlock->begin());
739
740     // Add an incoming value for every predecessor of the block...
741     for (pred_iterator PI = pred_begin(FBlock), PE = pred_end(FBlock);
742          PI != PE; ++PI) {
743       // If the incoming edge is from the region dominated by BB, use BBVal,
744       // otherwise use OldVal.
745       NewPN->addIncoming(EF->dominates(BB, *PI) ? BBVal : OldVal, *PI);
746     }
747
748     // Now make everyone dominated by this block use this new value!
749     ReplaceUsesOfValueInRegion(OldVal, NewPN, FBlock);
750   }
751 }
752
753
754
755 // BuildRankMap - This method builds the rank map data structure which gives
756 // each instruction/value in the function a value based on how early it appears
757 // in the function.  We give constants and globals rank 0, arguments are
758 // numbered starting at one, and instructions are numbered in reverse post-order
759 // from where the arguments leave off.  This gives instructions in loops higher
760 // values than instructions not in loops.
761 //
762 void CEE::BuildRankMap(Function &F) {
763   unsigned Rank = 1;  // Skip rank zero.
764
765   // Number the arguments...
766   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
767     RankMap[I] = Rank++;
768
769   // Number the instructions in reverse post order...
770   ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(&F);
771   for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
772          E = RPOT.end(); I != E; ++I)
773     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end();
774          BBI != E; ++BBI)
775       if (BBI->getType() != Type::VoidTy)
776         RankMap[BBI] = Rank++;
777 }
778
779
780 // PropagateBranchInfo - When this method is invoked, we need to propagate
781 // information derived from the branch condition into the true and false
782 // branches of BI.  Since we know that there aren't any critical edges in the
783 // flow graph, this can proceed unconditionally.
784 //
785 void CEE::PropagateBranchInfo(BranchInst *BI) {
786   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch!");
787
788   // Propagate information into the true block...
789   //
790   PropagateEquality(BI->getCondition(), ConstantBool::getTrue(),
791                     getRegionInfo(BI->getSuccessor(0)));
792
793   // Propagate information into the false block...
794   //
795   PropagateEquality(BI->getCondition(), ConstantBool::getFalse(),
796                     getRegionInfo(BI->getSuccessor(1)));
797 }
798
799
800 // PropagateSwitchInfo - We need to propagate the value tested by the
801 // switch statement through each case block.
802 //
803 void CEE::PropagateSwitchInfo(SwitchInst *SI) {
804   // Propagate information down each of our non-default case labels.  We
805   // don't yet propagate information down the default label, because a
806   // potentially large number of inequality constraints provide less
807   // benefit per unit work than a single equality constraint.
808   //
809   Value *cond = SI->getCondition();
810   for (unsigned i = 1; i < SI->getNumSuccessors(); ++i)
811     PropagateEquality(cond, SI->getSuccessorValue(i),
812                       getRegionInfo(SI->getSuccessor(i)));
813 }
814
815
816 // PropagateEquality - If we discover that two values are equal to each other in
817 // a specified region, propagate this knowledge recursively.
818 //
819 void CEE::PropagateEquality(Value *Op0, Value *Op1, RegionInfo &RI) {
820   if (Op0 == Op1) return;  // Gee whiz. Are these really equal each other?
821
822   if (isa<Constant>(Op0))  // Make sure the constant is always Op1
823     std::swap(Op0, Op1);
824
825   // Make sure we don't already know these are equal, to avoid infinite loops...
826   ValueInfo &VI = RI.getValueInfo(Op0);
827
828   // Get information about the known relationship between Op0 & Op1
829   Relation &KnownRelation = VI.getRelation(Op1);
830
831   // If we already know they're equal, don't reprocess...
832   if (KnownRelation.getRelation() == Instruction::SetEQ)
833     return;
834
835   // If this is boolean, check to see if one of the operands is a constant.  If
836   // it's a constant, then see if the other one is one of a setcc instruction,
837   // an AND, OR, or XOR instruction.
838   //
839   if (ConstantBool *CB = dyn_cast<ConstantBool>(Op1)) {
840
841     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
842       // If we know that this instruction is an AND instruction, and the result
843       // is true, this means that both operands to the OR are known to be true
844       // as well.
845       //
846       if (CB->getValue() && Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
847         PropagateEquality(Inst->getOperand(0), CB, RI);
848         PropagateEquality(Inst->getOperand(1), CB, RI);
849       }
850
851       // If we know that this instruction is an OR instruction, and the result
852       // is false, this means that both operands to the OR are know to be false
853       // as well.
854       //
855       if (!CB->getValue() && Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
856         PropagateEquality(Inst->getOperand(0), CB, RI);
857         PropagateEquality(Inst->getOperand(1), CB, RI);
858       }
859
860       // If we know that this instruction is a NOT instruction, we know that the
861       // operand is known to be the inverse of whatever the current value is.
862       //
863       if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst))
864         if (BinaryOperator::isNot(BOp))
865           PropagateEquality(BinaryOperator::getNotArgument(BOp),
866                             ConstantBool::get(!CB->getValue()), RI);
867
868       // If we know the value of a SetCC instruction, propagate the information
869       // about the relation into this region as well.
870       //
871       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Inst)) {
872         if (CB->getValue()) {  // If we know the condition is true...
873           // Propagate info about the LHS to the RHS & RHS to LHS
874           PropagateRelation(SCI->getOpcode(), SCI->getOperand(0),
875                             SCI->getOperand(1), RI);
876           PropagateRelation(SCI->getSwappedCondition(),
877                             SCI->getOperand(1), SCI->getOperand(0), RI);
878
879         } else {               // If we know the condition is false...
880           // We know the opposite of the condition is true...
881           Instruction::BinaryOps C = SCI->getInverseCondition();
882
883           PropagateRelation(C, SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1), RI);
884           PropagateRelation(SetCondInst::getSwappedCondition(C),
885                             SCI->getOperand(1), SCI->getOperand(0), RI);
886         }
887       }
888     }
889   }
890
891   // Propagate information about Op0 to Op1 & visa versa
892   PropagateRelation(Instruction::SetEQ, Op0, Op1, RI);
893   PropagateRelation(Instruction::SetEQ, Op1, Op0, RI);
894 }
895
896
897 // PropagateRelation - We know that the specified relation is true in all of the
898 // blocks in the specified region.  Propagate the information about Op0 and
899 // anything derived from it into this region.
900 //
901 void CEE::PropagateRelation(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0,
902                             Value *Op1, RegionInfo &RI) {
903   assert(Op0->getType() == Op1->getType() && "Equal types expected!");
904
905   // Constants are already pretty well understood.  We will apply information
906   // about the constant to Op1 in another call to PropagateRelation.
907   //
908   if (isa<Constant>(Op0)) return;
909
910   // Get the region information for this block to update...
911   ValueInfo &VI = RI.getValueInfo(Op0);
912
913   // Get information about the known relationship between Op0 & Op1
914   Relation &Op1R = VI.getRelation(Op1);
915
916   // Quick bailout for common case if we are reprocessing an instruction...
917   if (Op1R.getRelation() == Opcode)
918     return;
919
920   // If we already have information that contradicts the current information we
921   // are propagating, ignore this info.  Something bad must have happened!
922   //
923   if (Op1R.contradicts(Opcode, VI)) {
924     Op1R.contradicts(Opcode, VI);
925     std::cerr << "Contradiction found for opcode: "
926               << Instruction::getOpcodeName(Opcode) << "\n";
927     Op1R.print(std::cerr);
928     return;
929   }
930
931   // If the information propagated is new, then we want process the uses of this
932   // instruction to propagate the information down to them.
933   //
934   if (Op1R.incorporate(Opcode, VI))
935     UpdateUsersOfValue(Op0, RI);
936 }
937
938
939 // UpdateUsersOfValue - The information about V in this region has been updated.
940 // Propagate this to all consumers of the value.
941 //
942 void CEE::UpdateUsersOfValue(Value *V, RegionInfo &RI) {
943   for (Value::use_iterator I = V->use_begin(), E = V->use_end();
944        I != E; ++I)
945     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
946       // If this is an instruction using a value that we know something about,
947       // try to propagate information to the value produced by the
948       // instruction.  We can only do this if it is an instruction we can
949       // propagate information for (a setcc for example), and we only WANT to
950       // do this if the instruction dominates this region.
951       //
952       // If the instruction doesn't dominate this region, then it cannot be
953       // used in this region and we don't care about it.  If the instruction
954       // is IN this region, then we will simplify the instruction before we
955       // get to uses of it anyway, so there is no reason to bother with it
956       // here.  This check is also effectively checking to make sure that Inst
957       // is in the same function as our region (in case V is a global f.e.).
958       //
959       if (EF->properlyDominates(Inst->getParent(), RI.getEntryBlock()))
960         IncorporateInstruction(Inst, RI);
961     }
962 }
963
964 // IncorporateInstruction - We just updated the information about one of the
965 // operands to the specified instruction.  Update the information about the
966 // value produced by this instruction
967 //
968 void CEE::IncorporateInstruction(Instruction *Inst, RegionInfo &RI) {
969   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Inst)) {
970     // See if we can figure out a result for this instruction...
971     Relation::KnownResult Result = getSetCCResult(SCI, RI);
972     if (Result != Relation::Unknown) {
973       PropagateEquality(SCI, ConstantBool::get(Result != 0), RI);
974     }
975   }
976 }
977
978
979 // ComputeReplacements - Some values are known to be equal to other values in a
980 // region.  For example if there is a comparison of equality between a variable
981 // X and a constant C, we can replace all uses of X with C in the region we are
982 // interested in.  We generalize this replacement to replace variables with
983 // other variables if they are equal and there is a variable with lower rank
984 // than the current one.  This offers a canonicalizing property that exposes
985 // more redundancies for later transformations to take advantage of.
986 //
987 void CEE::ComputeReplacements(RegionInfo &RI) {
988   // Loop over all of the values in the region info map...
989   for (RegionInfo::iterator I = RI.begin(), E = RI.end(); I != E; ++I) {
990     ValueInfo &VI = I->second;
991
992     // If we know that this value is a particular constant, set Replacement to
993     // the constant...
994     Value *Replacement = VI.getBounds().getSingleElement();
995
996     // If this value is not known to be some constant, figure out the lowest
997     // rank value that it is known to be equal to (if anything).
998     //
999     if (Replacement == 0) {
1000       // Find out if there are any equality relationships with values of lower
1001       // rank than VI itself...
1002       unsigned MinRank = getRank(I->first);
1003
1004       // Loop over the relationships known about Op0.
1005       const std::vector<Relation> &Relationships = VI.getRelationships();
1006       for (unsigned i = 0, e = Relationships.size(); i != e; ++i)
1007         if (Relationships[i].getRelation() == Instruction::SetEQ) {
1008           unsigned R = getRank(Relationships[i].getValue());
1009           if (R < MinRank) {
1010             MinRank = R;
1011             Replacement = Relationships[i].getValue();
1012           }
1013         }
1014     }
1015
1016     // If we found something to replace this value with, keep track of it.
1017     if (Replacement)
1018       VI.setReplacement(Replacement);
1019   }
1020 }
1021
1022 // SimplifyBasicBlock - Given information about values in region RI, simplify
1023 // the instructions in the specified basic block.
1024 //
1025 bool CEE::SimplifyBasicBlock(BasicBlock &BB, const RegionInfo &RI) {
1026   bool Changed = false;
1027   for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ) {
1028     Instruction *Inst = I++;
1029
1030     // Convert instruction arguments to canonical forms...
1031     Changed |= SimplifyInstruction(Inst, RI);
1032
1033     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Inst)) {
1034       // Try to simplify a setcc instruction based on inherited information
1035       Relation::KnownResult Result = getSetCCResult(SCI, RI);
1036       if (Result != Relation::Unknown) {
1037         DEBUG(std::cerr << "Replacing setcc with " << Result
1038                         << " constant: " << *SCI);
1039
1040         SCI->replaceAllUsesWith(ConstantBool::get((bool)Result));
1041         // The instruction is now dead, remove it from the program.
1042         SCI->getParent()->getInstList().erase(SCI);
1043         ++NumSetCCRemoved;
1044         Changed = true;
1045       }
1046     }
1047   }
1048
1049   return Changed;
1050 }
1051
1052 // SimplifyInstruction - Inspect the operands of the instruction, converting
1053 // them to their canonical form if possible.  This takes care of, for example,
1054 // replacing a value 'X' with a constant 'C' if the instruction in question is
1055 // dominated by a true seteq 'X', 'C'.
1056 //
1057 bool CEE::SimplifyInstruction(Instruction *I, const RegionInfo &RI) {
1058   bool Changed = false;
1059
1060   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1061     if (const ValueInfo *VI = RI.requestValueInfo(I->getOperand(i)))
1062       if (Value *Repl = VI->getReplacement()) {
1063         // If we know if a replacement with lower rank than Op0, make the
1064         // replacement now.
1065         DEBUG(std::cerr << "In Inst: " << *I << "  Replacing operand #" << i
1066                         << " with " << *Repl << "\n");
1067         I->setOperand(i, Repl);
1068         Changed = true;
1069         ++NumOperandsCann;
1070       }
1071
1072   return Changed;
1073 }
1074
1075
1076 // getSetCCResult - Try to simplify a setcc instruction based on information
1077 // inherited from a dominating setcc instruction.  V is one of the operands to
1078 // the setcc instruction, and VI is the set of information known about it.  We
1079 // take two cases into consideration here.  If the comparison is against a
1080 // constant value, we can use the constant range to see if the comparison is
1081 // possible to succeed.  If it is not a comparison against a constant, we check
1082 // to see if there is a known relationship between the two values.  If so, we
1083 // may be able to eliminate the check.
1084 //
1085 Relation::KnownResult CEE::getSetCCResult(SetCondInst *SCI,
1086                                           const RegionInfo &RI) {
1087   Value *Op0 = SCI->getOperand(0), *Op1 = SCI->getOperand(1);
1088   Instruction::BinaryOps Opcode = SCI->getOpcode();
1089
1090   if (isa<Constant>(Op0)) {
1091     if (isa<Constant>(Op1)) {
1092       if (Constant *Result = ConstantFoldInstruction(SCI)) {
1093         // Wow, this is easy, directly eliminate the SetCondInst.
1094         DEBUG(std::cerr << "Replacing setcc with constant fold: " << *SCI);
1095         return cast<ConstantBool>(Result)->getValue()
1096           ? Relation::KnownTrue : Relation::KnownFalse;
1097       }
1098     } else {
1099       // We want to swap this instruction so that operand #0 is the constant.
1100       std::swap(Op0, Op1);
1101       Opcode = SCI->getSwappedCondition();
1102     }
1103   }
1104
1105   // Try to figure out what the result of this comparison will be...
1106   Relation::KnownResult Result = Relation::Unknown;
1107
1108   // We have to know something about the relationship to prove anything...
1109   if (const ValueInfo *Op0VI = RI.requestValueInfo(Op0)) {
1110
1111     // At this point, we know that if we have a constant argument that it is in
1112     // Op1.  Check to see if we know anything about comparing value with a
1113     // constant, and if we can use this info to fold the setcc.
1114     //
1115     if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1116       // Check to see if we already know the result of this comparison...
1117       ConstantRange R = ConstantRange(Opcode, C);
1118       ConstantRange Int = R.intersectWith(Op0VI->getBounds());
1119
1120       // If the intersection of the two ranges is empty, then the condition
1121       // could never be true!
1122       //
1123       if (Int.isEmptySet()) {
1124         Result = Relation::KnownFalse;
1125
1126       // Otherwise, if VI.getBounds() (the possible values) is a subset of R
1127       // (the allowed values) then we know that the condition must always be
1128       // true!
1129       //
1130       } else if (Int == Op0VI->getBounds()) {
1131         Result = Relation::KnownTrue;
1132       }
1133     } else {
1134       // If we are here, we know that the second argument is not a constant
1135       // integral.  See if we know anything about Op0 & Op1 that allows us to
1136       // fold this anyway.
1137       //
1138       // Do we have value information about Op0 and a relation to Op1?
1139       if (const Relation *Op2R = Op0VI->requestRelation(Op1))
1140         Result = Op2R->getImpliedResult(Opcode);
1141     }
1142   }
1143   return Result;
1144 }
1145
1146 //===----------------------------------------------------------------------===//
1147 //  Relation Implementation
1148 //===----------------------------------------------------------------------===//
1149
1150 // CheckCondition - Return true if the specified condition is false.  Bound may
1151 // be null.
1152 static bool CheckCondition(Constant *Bound, Constant *C,
1153                            Instruction::BinaryOps BO) {
1154   assert(C != 0 && "C is not specified!");
1155   if (Bound == 0) return false;
1156
1157   Constant *Val = ConstantExpr::get(BO, Bound, C);
1158   if (ConstantBool *CB = dyn_cast<ConstantBool>(Val))
1159     return !CB->getValue();  // Return true if the condition is false...
1160   return false;
1161 }
1162
1163 // contradicts - Return true if the relationship specified by the operand
1164 // contradicts already known information.
1165 //
1166 bool Relation::contradicts(Instruction::BinaryOps Op,
1167                            const ValueInfo &VI) const {
1168   assert (Op != Instruction::Add && "Invalid relation argument!");
1169
1170   // If this is a relationship with a constant, make sure that this relationship
1171   // does not contradict properties known about the bounds of the constant.
1172   //
1173   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(Val))
1174     if (ConstantRange(Op, C).intersectWith(VI.getBounds()).isEmptySet())
1175       return true;
1176
1177   switch (Rel) {
1178   default: assert(0 && "Unknown Relationship code!");
1179   case Instruction::Add: return false;  // Nothing known, nothing contradicts
1180   case Instruction::SetEQ:
1181     return Op == Instruction::SetLT || Op == Instruction::SetGT ||
1182            Op == Instruction::SetNE;
1183   case Instruction::SetNE: return Op == Instruction::SetEQ;
1184   case Instruction::SetLE: return Op == Instruction::SetGT;
1185   case Instruction::SetGE: return Op == Instruction::SetLT;
1186   case Instruction::SetLT:
1187     return Op == Instruction::SetEQ || Op == Instruction::SetGT ||
1188            Op == Instruction::SetGE;
1189   case Instruction::SetGT:
1190     return Op == Instruction::SetEQ || Op == Instruction::SetLT ||
1191            Op == Instruction::SetLE;
1192   }
1193 }
1194
1195 // incorporate - Incorporate information in the argument into this relation
1196 // entry.  This assumes that the information doesn't contradict itself.  If any
1197 // new information is gained, true is returned, otherwise false is returned to
1198 // indicate that nothing was updated.
1199 //
1200 bool Relation::incorporate(Instruction::BinaryOps Op, ValueInfo &VI) {
1201   assert(!contradicts(Op, VI) &&
1202          "Cannot incorporate contradictory information!");
1203
1204   // If this is a relationship with a constant, make sure that we update the
1205   // range that is possible for the value to have...
1206   //
1207   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(Val))
1208     VI.getBounds() = ConstantRange(Op, C).intersectWith(VI.getBounds());
1209
1210   switch (Rel) {
1211   default: assert(0 && "Unknown prior value!");
1212   case Instruction::Add:   Rel = Op; return true;
1213   case Instruction::SetEQ: return false;  // Nothing is more precise
1214   case Instruction::SetNE: return false;  // Nothing is more precise
1215   case Instruction::SetLT: return false;  // Nothing is more precise
1216   case Instruction::SetGT: return false;  // Nothing is more precise
1217   case Instruction::SetLE:
1218     if (Op == Instruction::SetEQ || Op == Instruction::SetLT) {
1219       Rel = Op;
1220       return true;
1221     } else if (Op == Instruction::SetNE) {
1222       Rel = Instruction::SetLT;
1223       return true;
1224     }
1225     return false;
1226   case Instruction::SetGE: return Op == Instruction::SetLT;
1227     if (Op == Instruction::SetEQ || Op == Instruction::SetGT) {
1228       Rel = Op;
1229       return true;
1230     } else if (Op == Instruction::SetNE) {
1231       Rel = Instruction::SetGT;
1232       return true;
1233     }
1234     return false;
1235   }
1236 }
1237
1238 // getImpliedResult - If this relationship between two values implies that
1239 // the specified relationship is true or false, return that.  If we cannot
1240 // determine the result required, return Unknown.
1241 //
1242 Relation::KnownResult
1243 Relation::getImpliedResult(Instruction::BinaryOps Op) const {
1244   if (Rel == Op) return KnownTrue;
1245   if (Rel == SetCondInst::getInverseCondition(Op)) return KnownFalse;
1246
1247   switch (Rel) {
1248   default: assert(0 && "Unknown prior value!");
1249   case Instruction::SetEQ:
1250     if (Op == Instruction::SetLE || Op == Instruction::SetGE) return KnownTrue;
1251     if (Op == Instruction::SetLT || Op == Instruction::SetGT) return KnownFalse;
1252     break;
1253   case Instruction::SetLT:
1254     if (Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE) return KnownTrue;
1255     if (Op == Instruction::SetEQ) return KnownFalse;
1256     break;
1257   case Instruction::SetGT:
1258     if (Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetGE) return KnownTrue;
1259     if (Op == Instruction::SetEQ) return KnownFalse;
1260     break;
1261   case Instruction::SetNE:
1262   case Instruction::SetLE:
1263   case Instruction::SetGE:
1264   case Instruction::Add:
1265     break;
1266   }
1267   return Unknown;
1268 }
1269
1270
1271 //===----------------------------------------------------------------------===//
1272 // Printing Support...
1273 //===----------------------------------------------------------------------===//
1274
1275 // print - Implement the standard print form to print out analysis information.
1276 void CEE::print(std::ostream &O, const Module *M) const {
1277   O << "\nPrinting Correlated Expression Info:\n";
1278   for (std::map<BasicBlock*, RegionInfo>::const_iterator I =
1279          RegionInfoMap.begin(), E = RegionInfoMap.end(); I != E; ++I)
1280     I->second.print(O);
1281 }
1282
1283 // print - Output information about this region...
1284 void RegionInfo::print(std::ostream &OS) const {
1285   if (ValueMap.empty()) return;
1286
1287   OS << " RegionInfo for basic block: " << BB->getName() << "\n";
1288   for (std::map<Value*, ValueInfo>::const_iterator
1289          I = ValueMap.begin(), E = ValueMap.end(); I != E; ++I)
1290     I->second.print(OS, I->first);
1291   OS << "\n";
1292 }
1293
1294 // print - Output information about this value relation...
1295 void ValueInfo::print(std::ostream &OS, Value *V) const {
1296   if (Relationships.empty()) return;
1297
1298   if (V) {
1299     OS << "  ValueInfo for: ";
1300     WriteAsOperand(OS, V);
1301   }
1302   OS << "\n    Bounds = " << Bounds << "\n";
1303   if (Replacement) {
1304     OS << "    Replacement = ";
1305     WriteAsOperand(OS, Replacement);
1306     OS << "\n";
1307   }
1308   for (unsigned i = 0, e = Relationships.size(); i != e; ++i)
1309     Relationships[i].print(OS);
1310 }
1311
1312 // print - Output this relation to the specified stream
1313 void Relation::print(std::ostream &OS) const {
1314   OS << "    is ";
1315   switch (Rel) {
1316   default:           OS << "*UNKNOWN*"; break;
1317   case Instruction::SetEQ: OS << "== "; break;
1318   case Instruction::SetNE: OS << "!= "; break;
1319   case Instruction::SetLT: OS << "< "; break;
1320   case Instruction::SetGT: OS << "> "; break;
1321   case Instruction::SetLE: OS << "<= "; break;
1322   case Instruction::SetGE: OS << ">= "; break;
1323   }
1324
1325   WriteAsOperand(OS, Val);
1326   OS << "\n";
1327 }
1328
1329 // Don't inline these methods or else we won't be able to call them from GDB!
1330 void Relation::dump() const { print(std::cerr); }
1331 void ValueInfo::dump() const { print(std::cerr, 0); }
1332 void RegionInfo::dump() const { print(std::cerr); }