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