expose edge information and switch j-t to use it.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
16 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
17 #include "llvm/LLVMContext.h"
18 #include "llvm/Pass.h"
19 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
20 #include "llvm/Analysis/LazyValueInfo.h"
21 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 using namespace llvm;
34
35 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
36 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
37 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
38
39 static cl::opt<unsigned>
40 Threshold("jump-threading-threshold", 
41           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
42           cl::init(6), cl::Hidden);
43
44 // Turn on use of LazyValueInfo.
45 static cl::opt<bool>
46 EnableLVI("enable-jump-threading-lvi", cl::ReallyHidden);
47
48
49
50 namespace {
51   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
52   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
53   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
54   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
55   /// duplicating the contents of this block.
56   ///
57   /// An example of when this can occur is code like this:
58   ///
59   ///   if () { ...
60   ///     X = 4;
61   ///   }
62   ///   if (X < 3) {
63   ///
64   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
65   /// revectored to the false side of the second if.
66   ///
67   class JumpThreading : public FunctionPass {
68     TargetData *TD;
69     LazyValueInfo *LVI;
70 #ifdef NDEBUG
71     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
72 #else
73     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
74 #endif
75   public:
76     static char ID; // Pass identification
77     JumpThreading() : FunctionPass(&ID) {}
78
79     bool runOnFunction(Function &F);
80     
81     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
82       if (EnableLVI)
83         AU.addRequired<LazyValueInfo>();
84     }
85     
86     void FindLoopHeaders(Function &F);
87     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
88     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
89                     BasicBlock *SuccBB);
90     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
91                                           BasicBlock *PredBB);
92     
93     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
94                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
95     
96     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
97                                          PredValueInfo &Result);
98     bool ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst, BasicBlock *BB);
99     
100     
101     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
102     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
103
104     bool ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN);
105     
106     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
107   };
108 }
109
110 char JumpThreading::ID = 0;
111 static RegisterPass<JumpThreading>
112 X("jump-threading", "Jump Threading");
113
114 // Public interface to the Jump Threading pass
115 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
116
117 /// runOnFunction - Top level algorithm.
118 ///
119 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
120   DEBUG(errs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
121   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
122   LVI = EnableLVI ? &getAnalysis<LazyValueInfo>() : 0;
123   
124   FindLoopHeaders(F);
125   
126   bool AnotherIteration = true, EverChanged = false;
127   while (AnotherIteration) {
128     AnotherIteration = false;
129     bool Changed = false;
130     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
131       BasicBlock *BB = I;
132       // Thread all of the branches we can over this block. 
133       while (ProcessBlock(BB))
134         Changed = true;
135       
136       ++I;
137       
138       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
139       // edges which simplifies the CFG.
140       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
141           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
142         DEBUG(errs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
143               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
144         LoopHeaders.erase(BB);
145         DeleteDeadBlock(BB);
146         Changed = true;
147       } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
148         // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
149         // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
150         // this dead.
151         if (BI->isUnconditional() && 
152             BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
153           BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
154           // Ignore dbg intrinsics.
155           while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
156             ++BBI;
157           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
158           if (BBI->isTerminator()) {
159             // Since TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock may delete the
160             // block, we have to make sure it isn't in the LoopHeaders set.  We
161             // reinsert afterward in the rare case when the block isn't deleted.
162             bool ErasedFromLoopHeaders = LoopHeaders.erase(BB);
163             
164             if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
165               Changed = true;
166             else if (ErasedFromLoopHeaders)
167               LoopHeaders.insert(BB);
168           }
169         }
170       }
171     }
172     AnotherIteration = Changed;
173     EverChanged |= Changed;
174   }
175   
176   LoopHeaders.clear();
177   return EverChanged;
178 }
179
180 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
181 /// thread across it.
182 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
183   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
184   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
185   
186   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
187   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
188   
189   
190   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
191   // include the terminator because the copy won't include it.
192   unsigned Size = 0;
193   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
194     // Debugger intrinsics don't incur code size.
195     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
196     
197     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
198     if (isa<BitCastInst>(I) && isa<PointerType>(I->getType()))
199       continue;
200     
201     // All other instructions count for at least one unit.
202     ++Size;
203     
204     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
205     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
206     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
207     // them as having cost 1.
208     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
209       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
210         Size += 3;
211       else if (!isa<VectorType>(CI->getType()))
212         Size += 1;
213     }
214   }
215   
216   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
217   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
218   if (isa<SwitchInst>(I))
219     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
220   
221   return Size;
222 }
223
224 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
225 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
226 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
227 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
228 /// by finding targets of backedges in the CFG.
229 ///
230 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
231 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
232 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
233 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
234 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
235 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
236 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
237 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
238 ///
239 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
240   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
241   FindFunctionBackedges(F, Edges);
242   
243   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
244     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
245 }
246
247 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
248 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
249 /// predecessors.  If so, return the known list of value and pred BB in the
250 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
251 ///
252 /// This returns true if there were any known values.
253 ///
254 bool JumpThreading::
255 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
256   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
257   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
258     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
259     
260     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
261       Result.push_back(std::make_pair(CI, *PI));
262     return true;
263   }
264   
265   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
266   // then it can't be derived from a PHI.
267   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
268   if (I == 0 || I->getParent() != BB) {
269     
270     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
271     // of any of our predecessors.
272     //
273     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
274     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
275     /// predecessor based on its terminator.
276     //
277     if (LVI) {
278       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
279         // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
280         // predecessor, use that information to try to thread this block.
281         Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, *PI, BB);
282         if (PredCst == 0 ||
283             (!isa<ConstantInt>(PredCst) && !isa<UndefValue>(PredCst)))
284           continue;
285         
286         Result.push_back(std::make_pair(dyn_cast<ConstantInt>(PredCst), *PI));
287       }
288       
289       return !Result.empty();
290     }
291     
292     return false;
293   }
294   
295   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
296   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
297     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
298       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
299       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
300         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
301         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
302       }
303     }
304     return !Result.empty();
305   }
306   
307   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
308
309   // Handle some boolean conditions.
310   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) { 
311     // X | true -> true
312     // X & false -> false
313     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
314         I->getOpcode() == Instruction::And) {
315       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
316       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
317       
318       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
319         return false;
320       
321       ConstantInt *InterestingVal;
322       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
323         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
324       else
325         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
326       
327       // Scan for the sentinel.
328       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
329         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0)
330           Result.push_back(LHSVals[i]);
331       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
332         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0)
333           Result.push_back(RHSVals[i]);
334       return !Result.empty();
335     }
336     
337     // Handle the NOT form of XOR.
338     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
339         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
340         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
341       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result);
342       if (Result.empty())
343         return false;
344
345       // Invert the known values.
346       for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
347         Result[i].first =
348           cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNot(Result[i].first));
349       return true;
350     }
351   }
352   
353   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
354   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
355     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
356     if (PN && PN->getParent() == BB) {
357       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
358       // See if any do.
359       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
360         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
361         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
362         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
363         
364         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS, TD);
365         if (Res == 0) continue;
366         
367         if (isa<UndefValue>(Res))
368           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
369         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
370           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
371       }
372       
373       return !Result.empty();
374     }
375     
376     
377     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
378     // live-in value on any predecessors.
379     if (LVI && isa<Constant>(Cmp->getOperand(1)) &&
380         (!isa<Instruction>(Cmp->getOperand(0)) ||
381          cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
382       Constant *RHSCst = cast<Constant>(Cmp->getOperand(1));
383       
384       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
385         // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
386         // predecessor, use that information to try to thread this block.
387         Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(Cmp->getOperand(0), *PI, BB);
388         if (PredCst == 0)
389           continue;
390         
391         // Constant fold the compare.
392         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), PredCst, RHSCst, TD);
393         if (isa<ConstantInt>(Res) || isa<UndefValue>(Res))
394           Result.push_back(std::make_pair(dyn_cast<ConstantInt>(Res), *PI));
395       }
396       
397       return !Result.empty();
398     }
399   }
400   return false;
401 }
402
403
404
405 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
406 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
407 ///
408 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
409 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
410 ///
411 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
412   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
413   unsigned MinSucc = 0;
414   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
415   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
416   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
417   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
418     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
419     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
420     if (NumPreds < MinNumPreds)
421       MinSucc = i;
422   }
423   
424   return MinSucc;
425 }
426
427 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
428 /// through to a successor, transform them now.
429 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
430   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
431   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
432   // because now the condition in this block can be threaded through
433   // predecessors of our predecessor block.
434   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
435     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
436         SinglePred != BB) {
437       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
438       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
439         LoopHeaders.insert(BB);
440       
441       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
442       // will need to move BB back to the entry position.
443       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
444       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
445       
446       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
447         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
448       return true;
449     }
450   }
451
452   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
453   // it.
454   Value *Condition;
455   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
456     // Can't thread an unconditional jump.
457     if (BI->isUnconditional()) return false;
458     Condition = BI->getCondition();
459   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
460     Condition = SI->getCondition();
461   else
462     return false; // Must be an invoke.
463   
464   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
465   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
466   // other blocks.
467   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
468     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
469           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
470     ++NumFolds;
471     ConstantFoldTerminator(BB);
472     return true;
473   }
474   
475   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
476   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
477   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
478     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
479     
480     // Fold the branch/switch.
481     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
482     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
483       if (i == BestSucc) continue;
484       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
485     }
486     
487     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
488           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
489     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
490     BBTerm->eraseFromParent();
491     return true;
492   }
493   
494   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
495
496   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
497   // predecessor has the same condition:
498   //     br COND, BBX, BBY
499   //  BBX:
500   //     br COND, BBZ, BBW
501   if (!Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
502       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
503     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
504     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
505       for (; PI != E; ++PI)
506         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
507           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
508               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
509             return true;
510     } else {
511       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
512       for (; PI != E; ++PI)
513         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
514           if (PSI->getCondition() == Condition &&
515               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
516             return true;
517     }
518   }
519
520   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
521   if (CondInst == 0)
522     return false;
523   
524   // See if this is a phi node in the current block.
525   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
526     if (PN->getParent() == BB)
527       return ProcessJumpOnPHI(PN);
528   
529   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
530     if (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
531         cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
532       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
533       // a condition with a lexically identical value.
534       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
535       for (; PI != E; ++PI)
536         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
537           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
538             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
539               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
540                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
541                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
542                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
543                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
544                   return true;
545               }
546             }
547           }
548     }
549   }
550
551   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
552   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
553   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
554   // which can then be used to thread the values.
555   //
556   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
557   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
558   Value *SimplifyValue = CondInst;
559   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
560     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
561       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
562   
563   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
564     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
565       return true;
566   
567   
568   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
569   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
570   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
571   //
572   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
573     return true;
574   
575   
576   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
577   // "(X == 4)" thread through this block.
578   
579   return false;
580 }
581
582 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
583 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
584 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
585 ///  PREDBB:
586 ///     br COND, DESTBB, BBY
587 ///  DESTBB:
588 ///     br COND, BBZ, BBW
589 ///
590 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
591 /// in DESTBB, we have to thread over it.
592 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
593                                                  BasicBlock *BB) {
594   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
595   
596   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
597   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
598   // simplifications.
599   bool BranchDir;
600   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
601     BranchDir = true;
602   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
603     BranchDir = false;
604   else {
605     DEBUG(errs() << "  In block '" << PredBB->getName()
606           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
607     ++NumFolds;
608     ConstantFoldTerminator(PredBB);
609     return true;
610   }
611    
612   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
613
614   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
615   // constant and fold it.
616   if (BB->getSinglePredecessor()) {
617     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
618           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
619           << *BB->getTerminator() << '\n');
620     ++NumFolds;
621     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
622     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
623                                           BranchDir));
624     ConstantFoldTerminator(BB);
625     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
626     return true;
627   }
628  
629   
630   // Next, figure out which successor we are threading to.
631   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
632   
633   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
634   Preds.push_back(PredBB);
635   
636   // Ok, try to thread it!
637   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
638 }
639
640 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
641 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
642 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
643 ///  PREDBB:
644 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
645 ///  DESTBB:
646 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
647 ///
648 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
649 /// switches out of repeated 'if' conditions.
650 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
651                                                  BasicBlock *DestBB) {
652   // Can't thread edge to self.
653   if (PredBB == DestBB)
654     return false;
655   
656   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
657   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
658
659   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
660   // blocks: we order them from most to least preferable.
661   
662   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
663   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
664   // growth.  Skip debug info first.
665   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
666   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
667     BBI++;
668   
669   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
670   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
671     bool MadeChange = false;
672     // Ignore the default edge for now.
673     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
674       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
675       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
676       
677       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
678       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
679       // by the default case, we can't update PredSI.
680       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
681       if (PredCase == 0) continue;
682       
683       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
684       // case on this condition.
685       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
686           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
687         continue;
688
689       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
690       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
691       DEBUG(errs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
692       DEBUG(errs() << "THROUGH: " << *DestSI);
693
694       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
695       // simplicity.
696       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
697         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
698         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
699       }
700       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
701       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
702       MadeChange = true;
703     }
704     
705     if (MadeChange)
706       return true;
707   }
708   
709   return false;
710 }
711
712
713 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
714 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
715 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
716 /// interlaced with other jump threading tasks.
717 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
718   // Don't hack volatile loads.
719   if (LI->isVolatile()) return false;
720   
721   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
722   // partially redundant.
723   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
724   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
725     return false;
726   
727   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
728
729   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
730   // FIXME: Could do PHI translation, that would be fun :)
731   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
732     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
733       return false;
734   
735   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
736   // the entry to its block.
737   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
738
739   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, 
740                                                      BBIt, 6)) {
741     // If the value if the load is locally available within the block, just use
742     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
743     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
744     
745     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
746     // only happen in dead loops.
747     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
748     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
749     LI->eraseFromParent();
750     return true;
751   }
752
753   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
754   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
755   // might clobber its value.
756   if (BBIt != LoadBB->begin())
757     return false;
758   
759   
760   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
761   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
762   AvailablePredsTy AvailablePreds;
763   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
764   
765   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
766   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
767   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
768        PI != PE; ++PI) {
769     BasicBlock *PredBB = *PI;
770
771     // If we already scanned this predecessor, skip it.
772     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
773       continue;
774
775     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
776     BBIt = PredBB->end();
777     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
778     if (!PredAvailable) {
779       OneUnavailablePred = PredBB;
780       continue;
781     }
782     
783     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
784     // can create a PHI node.
785     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
786   }
787   
788   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
789   // redundant.
790   if (AvailablePreds.empty()) return false;
791   
792   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
793   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
794   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
795   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
796   // code size.
797   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
798   
799   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
800   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
801   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
802   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
803       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
804     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
805   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
806     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
807     // edge from the one.
808     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
809     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
810
811     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
812       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
813
814     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
815     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
816          PI != PE; ++PI)
817       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
818         PredsToSplit.push_back(*PI);
819     
820     // Split them out to their own block.
821     UnavailablePred =
822       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
823                              "thread-split", this);
824   }
825   
826   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
827   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
828   // it to the AvailablePreds list.
829   if (UnavailablePred) {
830     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
831            "Can't handle critical edge here!");
832     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr",
833                                  UnavailablePred->getTerminator());
834     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
835   }
836   
837   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
838   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
839   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
840   
841   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
842   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
843   PN->takeName(LI);
844   
845   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
846   // have multiple entries here.
847   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
848        ++PI) {
849     AvailablePredsTy::iterator I = 
850       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
851                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
852     
853     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
854            "Didn't find entry for predecessor!");
855     
856     PN->addIncoming(I->second, I->first);
857   }
858   
859   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
860   
861   LI->replaceAllUsesWith(PN);
862   LI->eraseFromParent();
863   
864   return true;
865 }
866
867 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
868 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
869 /// the list.
870 static BasicBlock *
871 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
872                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
873                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
874   assert(!PredToDestList.empty());
875   
876   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
877   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
878   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
879   // them later if interesting.
880   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
881   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
882     if (PredToDestList[i].second)
883       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
884   
885   // Find the most popular dest.
886   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
887   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
888   unsigned Popularity = DPI->second;
889   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
890   
891   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
892     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
893     // seen so far, ignore it.
894     if (DPI->second < Popularity)
895       ; // ignore.
896     else if (DPI->second == Popularity) {
897       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
898       SamePopularity.push_back(DPI->first);
899     } else {
900       // If it is more popular, remember it.
901       SamePopularity.clear();
902       MostPopularDest = DPI->first;
903       Popularity = DPI->second;
904     }      
905   }
906   
907   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
908   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
909   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
910   // successor list.
911   if (!SamePopularity.empty()) {
912     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
913     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
914     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
915       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
916       
917       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
918                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
919         continue;
920       
921       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
922       break;
923     }
924   }
925   
926   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
927   return MostPopularDest;
928 }
929
930 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst,
931                                            BasicBlock *BB) {
932   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
933   // thread the edge.
934   if (LoopHeaders.count(BB))
935     return false;
936   
937   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
938   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(CondInst, BB, PredValues))
939     return false;
940   assert(!PredValues.empty() &&
941          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
942
943   DEBUG(errs() << "IN BB: " << *BB;
944         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
945           errs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
946           if (PredValues[i].first)
947             errs() << *PredValues[i].first;
948           else
949             errs() << "UNDEF";
950           errs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
951           << "'.\n";
952         });
953   
954   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
955   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
956   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
957   // as a null dest in the PredToDestList).
958   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
959   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
960   
961   BasicBlock *OnlyDest = 0;
962   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
963   
964   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
965     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
966     if (!SeenPreds.insert(Pred))
967       continue;  // Duplicate predecessor entry.
968     
969     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
970     // destination.
971     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
972       continue;
973     
974     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
975     
976     BasicBlock *DestBB;
977     if (Val == 0)      // Undef.
978       DestBB = 0;
979     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
980       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
981     else {
982       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
983       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
984     }
985
986     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
987     if (i == 0)
988       OnlyDest = DestBB;
989     else if (OnlyDest != DestBB)
990       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
991     
992     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
993   }
994   
995   // If all edges were unthreadable, we fail.
996   if (PredToDestList.empty())
997     return false;
998   
999   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1000   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1001   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1002   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1003   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1004   
1005   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1006     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1007   
1008   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1009   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1010   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1011   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
1012     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
1013       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
1014       
1015       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1016       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1017       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1018       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
1019       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1020         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
1021           PredsToFactor.push_back(Pred);
1022     }
1023
1024   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1025   // the destination that these predecessors should get to.
1026   if (MostPopularDest == 0)
1027     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1028                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1029         
1030   // Ok, try to thread it!
1031   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1032 }
1033
1034 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
1035 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
1036 /// inputs to the phi node.
1037 /// 
1038 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
1039   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1040   
1041   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1042   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
1043   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
1044   // (branch on icmp is much better).
1045
1046   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
1047   // really want to duplicate a switch.
1048   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1049     return false;
1050   
1051   // Look for unconditional branch predecessors.
1052   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1053     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1054     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1055       if (PredBr->isUnconditional() &&
1056           // Try to duplicate BB into PredBB.
1057           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
1058         return true;
1059   }
1060
1061   return false;
1062 }
1063
1064
1065 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1066 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1067 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1068 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1069                                             BasicBlock *OldPred,
1070                                             BasicBlock *NewPred,
1071                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1072   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1073        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1074     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1075     // DestBlock.
1076     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1077     
1078     // Remap the value if necessary.
1079     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1080       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1081       if (I != ValueMap.end())
1082         IV = I->second;
1083     }
1084     
1085     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1086   }
1087 }
1088
1089 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1090 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1091 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1092 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, 
1093                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs, 
1094                                BasicBlock *SuccBB) {
1095   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1096   if (SuccBB == BB) {
1097     DEBUG(errs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1098           << "' - would thread to self!\n");
1099     return false;
1100   }
1101   
1102   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1103   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1104   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1105     DEBUG(errs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1106           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1107           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1108     return false;
1109   }
1110
1111   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1112   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1113     DEBUG(errs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1114           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1115     return false;
1116   }
1117   
1118   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1119   BasicBlock *PredBB;
1120   if (PredBBs.size() == 1)
1121     PredBB = PredBBs[0];
1122   else {
1123     DEBUG(errs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1124           << " common predecessors.\n");
1125     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1126                                     ".thr_comm", this);
1127   }
1128   
1129   // And finally, do it!
1130   DEBUG(errs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1131         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1132         << ", across block:\n    "
1133         << *BB << "\n");
1134   
1135   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1136   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1137   // account for entry from PredBB.
1138   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1139   
1140   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1141                                          BB->getName()+".thread", 
1142                                          BB->getParent(), BB);
1143   NewBB->moveAfter(PredBB);
1144   
1145   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1146   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1147     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1148   
1149   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1150   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1151   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1152     Instruction *New = BI->clone();
1153     New->setName(BI->getName());
1154     NewBB->getInstList().push_back(New);
1155     ValueMapping[BI] = New;
1156    
1157     // Remap operands to patch up intra-block references.
1158     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1159       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1160         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1161         if (I != ValueMapping.end())
1162           New->setOperand(i, I->second);
1163       }
1164   }
1165   
1166   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1167   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1168   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1169   
1170   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1171   // PHI nodes for NewBB now.
1172   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1173   
1174   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1175   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1176   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1177   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1178   SSAUpdater SSAUpdate;
1179   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1180   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1181     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1182     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1183     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1184          ++UI) {
1185       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1186       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1187         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1188           continue;
1189       } else if (User->getParent() == BB)
1190         continue;
1191       
1192       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1193     }
1194     
1195     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1196     if (UsesToRename.empty())
1197       continue;
1198     
1199     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1200
1201     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1202     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1203     // with the two values we know.
1204     SSAUpdate.Initialize(I);
1205     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1206     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1207     
1208     while (!UsesToRename.empty())
1209       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1210     DEBUG(errs() << "\n");
1211   }
1212   
1213   
1214   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1215   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1216   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1217   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1218   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1219     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1220       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1221       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1222     }
1223   
1224   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1225   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1226   // frequently happens because of phi translation.
1227   BI = NewBB->begin();
1228   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1229     Instruction *Inst = BI++;
1230     
1231     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
1232       WeakVH BIHandle(BI);
1233       ReplaceAndSimplifyAllUses(Inst, V, TD);
1234       if (BIHandle == 0)
1235         BI = NewBB->begin();
1236       continue;
1237     }
1238     
1239     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1240   }
1241   
1242   // Threaded an edge!
1243   ++NumThreads;
1244   return true;
1245 }
1246
1247 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1248 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1249 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1250 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1251 /// a compare.
1252 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1253                                                      BasicBlock *PredBB) {
1254   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1255   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1256   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1257   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1258     DEBUG(errs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1259           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1260           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1261     return false;
1262   }
1263   
1264   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1265   if (DuplicationCost > Threshold) {
1266     DEBUG(errs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1267           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1268     return false;
1269   }
1270   
1271   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1272   // of PredBB.
1273   DEBUG(errs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1274         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1275         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1276   
1277   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1278   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1279   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1280   
1281   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1282   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1283     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1284   
1285   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1286   
1287   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1288   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1289   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1290     Instruction *New = BI->clone();
1291     New->setName(BI->getName());
1292     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1293     ValueMapping[BI] = New;
1294     
1295     // Remap operands to patch up intra-block references.
1296     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1297       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1298         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1299         if (I != ValueMapping.end())
1300           New->setOperand(i, I->second);
1301       }
1302   }
1303   
1304   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1305   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1306   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1307   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1308                                   ValueMapping);
1309   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1310                                   ValueMapping);
1311   
1312   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1313   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1314   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1315   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1316   SSAUpdater SSAUpdate;
1317   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1318   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1319     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1320     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1321     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1322          ++UI) {
1323       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1324       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1325         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1326           continue;
1327       } else if (User->getParent() == BB)
1328         continue;
1329       
1330       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1331     }
1332     
1333     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1334     if (UsesToRename.empty())
1335       continue;
1336     
1337     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1338     
1339     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1340     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1341     // with the two values we know.
1342     SSAUpdate.Initialize(I);
1343     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1344     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1345     
1346     while (!UsesToRename.empty())
1347       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1348     DEBUG(errs() << "\n");
1349   }
1350   
1351   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1352   // that we nuked.
1353   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1354   
1355   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1356   OldPredBranch->eraseFromParent();
1357   
1358   ++NumDupes;
1359   return true;
1360 }
1361
1362