stub out some LazyValueInfo interfaces, and have JumpThreading
[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->getConstant(V, *PI);
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);
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     // TODO: We could also recurse to see if we can determine constants another
377     // way.
378   }
379   return false;
380 }
381
382
383
384 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
385 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
386 ///
387 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
388 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
389 ///
390 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
391   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
392   unsigned MinSucc = 0;
393   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
394   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
395   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
396   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
397     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
398     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
399     if (NumPreds < MinNumPreds)
400       MinSucc = i;
401   }
402   
403   return MinSucc;
404 }
405
406 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
407 /// through to a successor, transform them now.
408 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
409   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
410   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
411   // because now the condition in this block can be threaded through
412   // predecessors of our predecessor block.
413   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
414     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
415         SinglePred != BB) {
416       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
417       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
418         LoopHeaders.insert(BB);
419       
420       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
421       // will need to move BB back to the entry position.
422       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
423       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
424       
425       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
426         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
427       return true;
428     }
429   }
430
431   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
432   // it.
433   Value *Condition;
434   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
435     // Can't thread an unconditional jump.
436     if (BI->isUnconditional()) return false;
437     Condition = BI->getCondition();
438   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
439     Condition = SI->getCondition();
440   else
441     return false; // Must be an invoke.
442   
443   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
444   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
445   // other blocks.
446   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
447     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
448           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
449     ++NumFolds;
450     ConstantFoldTerminator(BB);
451     return true;
452   }
453   
454   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
455   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
456   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
457     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
458     
459     // Fold the branch/switch.
460     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
461     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
462       if (i == BestSucc) continue;
463       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
464     }
465     
466     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
467           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
468     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
469     BBTerm->eraseFromParent();
470     return true;
471   }
472   
473   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
474
475   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
476   // predecessor has the same condition:
477   //     br COND, BBX, BBY
478   //  BBX:
479   //     br COND, BBZ, BBW
480   if (!Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
481       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
482     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
483     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
484       for (; PI != E; ++PI)
485         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
486           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
487               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
488             return true;
489     } else {
490       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
491       for (; PI != E; ++PI)
492         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
493           if (PSI->getCondition() == Condition &&
494               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
495             return true;
496     }
497   }
498
499   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
500   if (CondInst == 0)
501     return false;
502   
503   // See if this is a phi node in the current block.
504   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
505     if (PN->getParent() == BB)
506       return ProcessJumpOnPHI(PN);
507   
508   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
509     if (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
510         cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
511       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
512       // a condition with a lexically identical value.
513       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
514       for (; PI != E; ++PI)
515         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
516           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
517             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
518               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
519                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
520                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
521                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
522                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
523                   return true;
524               }
525             }
526           }
527     }
528   }
529
530   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
531   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
532   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
533   // which can then be used to thread the values.
534   //
535   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
536   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
537   Value *SimplifyValue = CondInst;
538   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
539     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
540       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
541   
542   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
543     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
544       return true;
545   
546   
547   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
548   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
549   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
550   //
551   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
552     return true;
553   
554   
555   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
556   // "(X == 4)" thread through this block.
557   
558   return false;
559 }
560
561 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
562 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
563 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
564 ///  PREDBB:
565 ///     br COND, DESTBB, BBY
566 ///  DESTBB:
567 ///     br COND, BBZ, BBW
568 ///
569 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
570 /// in DESTBB, we have to thread over it.
571 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
572                                                  BasicBlock *BB) {
573   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
574   
575   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
576   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
577   // simplifications.
578   bool BranchDir;
579   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
580     BranchDir = true;
581   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
582     BranchDir = false;
583   else {
584     DEBUG(errs() << "  In block '" << PredBB->getName()
585           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
586     ++NumFolds;
587     ConstantFoldTerminator(PredBB);
588     return true;
589   }
590    
591   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
592
593   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
594   // constant and fold it.
595   if (BB->getSinglePredecessor()) {
596     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
597           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
598           << *BB->getTerminator() << '\n');
599     ++NumFolds;
600     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
601     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
602                                           BranchDir));
603     ConstantFoldTerminator(BB);
604     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
605     return true;
606   }
607  
608   
609   // Next, figure out which successor we are threading to.
610   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
611   
612   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
613   Preds.push_back(PredBB);
614   
615   // Ok, try to thread it!
616   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
617 }
618
619 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
620 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
621 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
622 ///  PREDBB:
623 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
624 ///  DESTBB:
625 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
626 ///
627 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
628 /// switches out of repeated 'if' conditions.
629 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
630                                                  BasicBlock *DestBB) {
631   // Can't thread edge to self.
632   if (PredBB == DestBB)
633     return false;
634   
635   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
636   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
637
638   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
639   // blocks: we order them from most to least preferable.
640   
641   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
642   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
643   // growth.  Skip debug info first.
644   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
645   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
646     BBI++;
647   
648   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
649   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
650     bool MadeChange = false;
651     // Ignore the default edge for now.
652     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
653       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
654       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
655       
656       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
657       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
658       // by the default case, we can't update PredSI.
659       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
660       if (PredCase == 0) continue;
661       
662       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
663       // case on this condition.
664       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
665           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
666         continue;
667
668       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
669       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
670       DEBUG(errs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
671       DEBUG(errs() << "THROUGH: " << *DestSI);
672
673       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
674       // simplicity.
675       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
676         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
677         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
678       }
679       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
680       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
681       MadeChange = true;
682     }
683     
684     if (MadeChange)
685       return true;
686   }
687   
688   return false;
689 }
690
691
692 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
693 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
694 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
695 /// interlaced with other jump threading tasks.
696 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
697   // Don't hack volatile loads.
698   if (LI->isVolatile()) return false;
699   
700   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
701   // partially redundant.
702   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
703   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
704     return false;
705   
706   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
707
708   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
709   // FIXME: Could do PHI translation, that would be fun :)
710   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
711     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
712       return false;
713   
714   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
715   // the entry to its block.
716   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
717
718   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, 
719                                                      BBIt, 6)) {
720     // If the value if the load is locally available within the block, just use
721     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
722     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
723     
724     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
725     // only happen in dead loops.
726     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
727     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
728     LI->eraseFromParent();
729     return true;
730   }
731
732   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
733   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
734   // might clobber its value.
735   if (BBIt != LoadBB->begin())
736     return false;
737   
738   
739   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
740   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
741   AvailablePredsTy AvailablePreds;
742   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
743   
744   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
745   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
746   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
747        PI != PE; ++PI) {
748     BasicBlock *PredBB = *PI;
749
750     // If we already scanned this predecessor, skip it.
751     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
752       continue;
753
754     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
755     BBIt = PredBB->end();
756     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
757     if (!PredAvailable) {
758       OneUnavailablePred = PredBB;
759       continue;
760     }
761     
762     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
763     // can create a PHI node.
764     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
765   }
766   
767   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
768   // redundant.
769   if (AvailablePreds.empty()) return false;
770   
771   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
772   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
773   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
774   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
775   // code size.
776   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
777   
778   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
779   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
780   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
781   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
782       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
783     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
784   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
785     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
786     // edge from the one.
787     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
788     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
789
790     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
791       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
792
793     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
794     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
795          PI != PE; ++PI)
796       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
797         PredsToSplit.push_back(*PI);
798     
799     // Split them out to their own block.
800     UnavailablePred =
801       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
802                              "thread-split", this);
803   }
804   
805   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
806   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
807   // it to the AvailablePreds list.
808   if (UnavailablePred) {
809     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
810            "Can't handle critical edge here!");
811     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr",
812                                  UnavailablePred->getTerminator());
813     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
814   }
815   
816   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
817   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
818   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
819   
820   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
821   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
822   PN->takeName(LI);
823   
824   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
825   // have multiple entries here.
826   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
827        ++PI) {
828     AvailablePredsTy::iterator I = 
829       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
830                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
831     
832     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
833            "Didn't find entry for predecessor!");
834     
835     PN->addIncoming(I->second, I->first);
836   }
837   
838   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
839   
840   LI->replaceAllUsesWith(PN);
841   LI->eraseFromParent();
842   
843   return true;
844 }
845
846 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
847 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
848 /// the list.
849 static BasicBlock *
850 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
851                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
852                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
853   assert(!PredToDestList.empty());
854   
855   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
856   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
857   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
858   // them later if interesting.
859   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
860   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
861     if (PredToDestList[i].second)
862       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
863   
864   // Find the most popular dest.
865   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
866   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
867   unsigned Popularity = DPI->second;
868   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
869   
870   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
871     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
872     // seen so far, ignore it.
873     if (DPI->second < Popularity)
874       ; // ignore.
875     else if (DPI->second == Popularity) {
876       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
877       SamePopularity.push_back(DPI->first);
878     } else {
879       // If it is more popular, remember it.
880       SamePopularity.clear();
881       MostPopularDest = DPI->first;
882       Popularity = DPI->second;
883     }      
884   }
885   
886   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
887   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
888   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
889   // successor list.
890   if (!SamePopularity.empty()) {
891     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
892     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
893     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
894       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
895       
896       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
897                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
898         continue;
899       
900       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
901       break;
902     }
903   }
904   
905   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
906   return MostPopularDest;
907 }
908
909 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst,
910                                            BasicBlock *BB) {
911   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
912   // thread the edge.
913   if (LoopHeaders.count(BB))
914     return false;
915   
916   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
917   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(CondInst, BB, PredValues))
918     return false;
919   assert(!PredValues.empty() &&
920          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
921
922   DEBUG(errs() << "IN BB: " << *BB;
923         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
924           errs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
925           if (PredValues[i].first)
926             errs() << *PredValues[i].first;
927           else
928             errs() << "UNDEF";
929           errs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
930           << "'.\n";
931         });
932   
933   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
934   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
935   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
936   // as a null dest in the PredToDestList).
937   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
938   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
939   
940   BasicBlock *OnlyDest = 0;
941   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
942   
943   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
944     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
945     if (!SeenPreds.insert(Pred))
946       continue;  // Duplicate predecessor entry.
947     
948     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
949     // destination.
950     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
951       continue;
952     
953     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
954     
955     BasicBlock *DestBB;
956     if (Val == 0)      // Undef.
957       DestBB = 0;
958     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
959       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
960     else {
961       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
962       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
963     }
964
965     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
966     if (i == 0)
967       OnlyDest = DestBB;
968     else if (OnlyDest != DestBB)
969       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
970     
971     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
972   }
973   
974   // If all edges were unthreadable, we fail.
975   if (PredToDestList.empty())
976     return false;
977   
978   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
979   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
980   // to the most popular destination first.  If we only know about one
981   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
982   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
983   
984   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
985     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
986   
987   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
988   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
989   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
990   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
991     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
992       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
993       
994       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
995       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
996       // according to # occurrences in PredsToFactor.
997       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
998       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
999         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
1000           PredsToFactor.push_back(Pred);
1001     }
1002
1003   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1004   // the destination that these predecessors should get to.
1005   if (MostPopularDest == 0)
1006     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1007                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1008         
1009   // Ok, try to thread it!
1010   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1011 }
1012
1013 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
1014 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
1015 /// inputs to the phi node.
1016 /// 
1017 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
1018   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1019   
1020   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1021   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
1022   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
1023   // (branch on icmp is much better).
1024
1025   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
1026   // really want to duplicate a switch.
1027   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1028     return false;
1029   
1030   // Look for unconditional branch predecessors.
1031   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1032     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1033     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1034       if (PredBr->isUnconditional() &&
1035           // Try to duplicate BB into PredBB.
1036           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
1037         return true;
1038   }
1039
1040   return false;
1041 }
1042
1043
1044 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1045 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1046 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1047 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1048                                             BasicBlock *OldPred,
1049                                             BasicBlock *NewPred,
1050                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1051   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1052        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1053     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1054     // DestBlock.
1055     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1056     
1057     // Remap the value if necessary.
1058     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1059       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1060       if (I != ValueMap.end())
1061         IV = I->second;
1062     }
1063     
1064     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1065   }
1066 }
1067
1068 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1069 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1070 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1071 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, 
1072                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs, 
1073                                BasicBlock *SuccBB) {
1074   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1075   if (SuccBB == BB) {
1076     DEBUG(errs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1077           << "' - would thread to self!\n");
1078     return false;
1079   }
1080   
1081   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1082   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1083   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1084     DEBUG(errs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1085           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1086           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1087     return false;
1088   }
1089
1090   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1091   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1092     DEBUG(errs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1093           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1094     return false;
1095   }
1096   
1097   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1098   BasicBlock *PredBB;
1099   if (PredBBs.size() == 1)
1100     PredBB = PredBBs[0];
1101   else {
1102     DEBUG(errs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1103           << " common predecessors.\n");
1104     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1105                                     ".thr_comm", this);
1106   }
1107   
1108   // And finally, do it!
1109   DEBUG(errs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1110         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1111         << ", across block:\n    "
1112         << *BB << "\n");
1113   
1114   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1115   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1116   // account for entry from PredBB.
1117   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1118   
1119   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1120                                          BB->getName()+".thread", 
1121                                          BB->getParent(), BB);
1122   NewBB->moveAfter(PredBB);
1123   
1124   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1125   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1126     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1127   
1128   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1129   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1130   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1131     Instruction *New = BI->clone();
1132     New->setName(BI->getName());
1133     NewBB->getInstList().push_back(New);
1134     ValueMapping[BI] = New;
1135    
1136     // Remap operands to patch up intra-block references.
1137     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1138       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1139         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1140         if (I != ValueMapping.end())
1141           New->setOperand(i, I->second);
1142       }
1143   }
1144   
1145   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1146   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1147   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1148   
1149   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1150   // PHI nodes for NewBB now.
1151   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1152   
1153   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1154   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1155   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1156   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1157   SSAUpdater SSAUpdate;
1158   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1159   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1160     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1161     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1162     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1163          ++UI) {
1164       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1165       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1166         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1167           continue;
1168       } else if (User->getParent() == BB)
1169         continue;
1170       
1171       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1172     }
1173     
1174     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1175     if (UsesToRename.empty())
1176       continue;
1177     
1178     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1179
1180     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1181     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1182     // with the two values we know.
1183     SSAUpdate.Initialize(I);
1184     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1185     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1186     
1187     while (!UsesToRename.empty())
1188       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1189     DEBUG(errs() << "\n");
1190   }
1191   
1192   
1193   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1194   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1195   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1196   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1197   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1198     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1199       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1200       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1201     }
1202   
1203   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1204   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1205   // frequently happens because of phi translation.
1206   BI = NewBB->begin();
1207   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1208     Instruction *Inst = BI++;
1209     
1210     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
1211       WeakVH BIHandle(BI);
1212       ReplaceAndSimplifyAllUses(Inst, V, TD);
1213       if (BIHandle == 0)
1214         BI = NewBB->begin();
1215       continue;
1216     }
1217     
1218     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1219   }
1220   
1221   // Threaded an edge!
1222   ++NumThreads;
1223   return true;
1224 }
1225
1226 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1227 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1228 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1229 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1230 /// a compare.
1231 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1232                                                      BasicBlock *PredBB) {
1233   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1234   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1235   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1236   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1237     DEBUG(errs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1238           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1239           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1240     return false;
1241   }
1242   
1243   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1244   if (DuplicationCost > Threshold) {
1245     DEBUG(errs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1246           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1247     return false;
1248   }
1249   
1250   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1251   // of PredBB.
1252   DEBUG(errs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1253         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1254         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1255   
1256   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1257   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1258   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1259   
1260   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1261   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1262     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1263   
1264   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1265   
1266   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1267   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1268   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1269     Instruction *New = BI->clone();
1270     New->setName(BI->getName());
1271     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1272     ValueMapping[BI] = New;
1273     
1274     // Remap operands to patch up intra-block references.
1275     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1276       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1277         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1278         if (I != ValueMapping.end())
1279           New->setOperand(i, I->second);
1280       }
1281   }
1282   
1283   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1284   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1285   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1286   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1287                                   ValueMapping);
1288   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1289                                   ValueMapping);
1290   
1291   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1292   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1293   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1294   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1295   SSAUpdater SSAUpdate;
1296   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1297   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1298     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1299     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1300     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1301          ++UI) {
1302       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1303       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1304         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1305           continue;
1306       } else if (User->getParent() == BB)
1307         continue;
1308       
1309       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1310     }
1311     
1312     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1313     if (UsesToRename.empty())
1314       continue;
1315     
1316     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1317     
1318     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1319     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1320     // with the two values we know.
1321     SSAUpdate.Initialize(I);
1322     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1323     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1324     
1325     while (!UsesToRename.empty())
1326       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1327     DEBUG(errs() << "\n");
1328   }
1329   
1330   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1331   // that we nuked.
1332   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1333   
1334   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1335   OldPredBranch->eraseFromParent();
1336   
1337   ++NumDupes;
1338   return true;
1339 }
1340
1341