SimplifyCFG: Add Trunc, ZExt and SExt to the list of cheap instructions for phi node...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
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 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/Support/CFG.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include <algorithm>
36 #include <set>
37 #include <map>
38 using namespace llvm;
39
40 static cl::opt<bool>
41 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
42        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
43
44 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
45
46 namespace {
47 class SimplifyCFGOpt {
48   const TargetData *const TD;
49
50   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
51   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
52     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
53   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
54                                                      BasicBlock *Pred);
55   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
56
57   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
58   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
59   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
60   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
61   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
62   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
63   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
64
65 public:
66   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
67   bool run(BasicBlock *BB);
68 };
69 }
70
71 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
72 /// terminator instructions together.
73 ///
74 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
75   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
76   
77   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
78   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
79   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
80   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
81   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
82   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
83   
84   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
85     if (SI1Succs.count(*I))
86       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
87            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
88         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
89         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
90             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
91           return false;
92       }
93         
94   return true;
95 }
96
97 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
98 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
99 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
100 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
101 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
102                                   BasicBlock *ExistPred) {
103   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
104   
105   PHINode *PN;
106   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
107        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
108     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
109 }
110
111
112 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
113 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
114 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
115 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
116 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
117 /// be entered if the condition is false.
118 ///
119 /// This does no checking to see if the true/false blocks have large or unsavory
120 /// instructions in them.
121 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
122                              BasicBlock *&IfFalse) {
123   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
124   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
125          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
126   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
127   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
128
129   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
130   // branches if possible anyway.
131   BranchInst *Pred1Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
132   BranchInst *Pred2Br = dyn_cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
133   if (Pred1Br == 0 || Pred2Br == 0)
134     return 0;
135
136   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
137   // either are.
138   if (Pred2Br->isConditional()) {
139     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
140     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
141     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
142     // probably not profitable.
143     if (Pred1Br->isConditional())
144       return 0;
145
146     std::swap(Pred1, Pred2);
147     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
148   }
149
150   if (Pred1Br->isConditional()) {
151     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
152     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
153     // doesn't dominate BB.
154     if (Pred2->getSinglePredecessor() == 0)
155       return 0;
156     
157     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
158     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
159     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
160         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
161       IfTrue = Pred1;
162       IfFalse = Pred2;
163     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
164                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
165       IfTrue = Pred2;
166       IfFalse = Pred1;
167     } else {
168       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
169       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
170       return 0;
171     }
172
173     return Pred1Br->getCondition();
174   }
175
176   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
177   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
178   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
179   BasicBlock *CommonPred = Pred1->getSinglePredecessor();
180   if (CommonPred == 0 || CommonPred != Pred2->getSinglePredecessor())
181     return 0;
182
183   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
184   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator());
185   if (BI == 0) return 0;
186   
187   assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
188   if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
189     IfTrue = Pred1;
190     IfFalse = Pred2;
191   } else {
192     IfTrue = Pred2;
193     IfFalse = Pred1;
194   }
195   return BI->getCondition();
196 }
197
198 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
199 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
200 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
201 /// which works well enough for us.
202 ///
203 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
204 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
205 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
206 /// and true is returned.
207 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
208                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts) {
209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
210   if (!I) {
211     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
212     // can be executed unconditionally.
213     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
214       if (C->canTrap())
215         return false;
216     return true;
217   }
218   BasicBlock *PBB = I->getParent();
219
220   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
221   // the bottom of this block.
222   if (PBB == BB) return false;
223
224   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
225   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
226   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
227   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
228   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
229     return true;
230
231   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
232   // instructions in the 'if region'.
233   if (AggressiveInsts == 0) return false;
234   
235   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
236   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
237   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
238   if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
239     return false;
240
241   switch (I->getOpcode()) {
242   default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
243   case Instruction::Load:
244     // We have to check to make sure there are no instructions before the
245     // load in its basic block, as we are going to hoist the load out to its
246     // predecessor.
247     if (PBB->getFirstNonPHIOrDbg() != I)
248       return false;
249     break;
250   case Instruction::GetElementPtr:
251     // GEPs are cheap if all indices are constant.
252     if (!cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllConstantIndices())
253       return false;
254     break;
255   case Instruction::Add:
256   case Instruction::Sub:
257   case Instruction::And:
258   case Instruction::Or:
259   case Instruction::Xor:
260   case Instruction::Shl:
261   case Instruction::LShr:
262   case Instruction::AShr:
263   case Instruction::ICmp:
264   case Instruction::Trunc:
265   case Instruction::ZExt:
266   case Instruction::SExt:
267     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
268   }
269
270   // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
271   // defined in the conditional region.
272   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
273     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
274       return false;
275   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
276   AggressiveInsts->insert(I);
277   return true;
278 }
279
280 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
281 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
282 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
283   // Normal constant int.
284   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
285   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
286     return CI;
287
288   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
289   // ConstantInt if possible.
290   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
291
292   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
293   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
294     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
295
296   // IntToPtr const int.
297   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
298     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
299       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
300         // The constant is very likely to have the right type already.
301         if (CI->getType() == PtrTy)
302           return CI;
303         else
304           return cast<ConstantInt>
305             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
306       }
307   return 0;
308 }
309
310 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
311 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
312 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
313 /// Values vector.
314 static Value *
315 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
316                        const TargetData *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
317   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
318   if (I == 0) return 0;
319   
320   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
321   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
322     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
323       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
324         UsedICmps++;
325         Vals.push_back(C);
326         return I->getOperand(0);
327       }
328       
329       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
330       // the set.
331       ConstantRange Span =
332         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
333       
334       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
335       // x != 0 && x != 1.
336       if (!isEQ)
337         Span = Span.inverse();
338       
339       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
340       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet() ||
341           // We don't handle wrapped sets yet.
342           Span.isWrappedSet())
343         return 0;
344       
345       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
346         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
347       UsedICmps++;
348       return I->getOperand(0);
349     }
350     return 0;
351   }
352   
353   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
354   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
355     return 0;
356   
357   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
358   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
359   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
360                                           isEQ, UsedICmps)) {
361     unsigned NumVals = Vals.size();
362     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
363     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
364                                             isEQ, UsedICmps)) {
365       if (LHS == RHS)
366         return LHS;
367       Vals.resize(NumVals);
368       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
369     }
370
371     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
372     // set it and return success.
373     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
374       Extra = I->getOperand(1);
375       return LHS;
376     }
377     
378     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
379     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
380     return 0;
381   }
382   
383   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
384   // use LHS as Extra.
385   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
386     Value *OldExtra = Extra;
387     Extra = I->getOperand(0);
388     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
389                                             isEQ, UsedICmps))
390       return RHS;
391     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
392     Extra = OldExtra;
393   }
394   
395   return 0;
396 }
397       
398 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
399   Instruction* Cond = 0;
400   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
401     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
402   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
403     if (BI->isConditional())
404       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
405   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
406     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
407   }
408
409   TI->eraseFromParent();
410   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
411 }
412
413 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
414 /// to see if a value is equal to constant integer value.
415 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
416   Value *CV = 0;
417   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
418     // Do not permit merging of large switch instructions into their
419     // predecessors unless there is only one predecessor.
420     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
421                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
422       CV = SI->getCondition();
423   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
424     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
425       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
426         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
427              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
428             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
429           CV = ICI->getOperand(0);
430
431   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
432   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
433     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
434       CV = PTII->getOperand(0);
435   return CV;
436 }
437
438 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
439 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
440 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
441 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
442                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
443                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
444   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
445     Cases.reserve(SI->getNumCases());
446     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
447       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
448     return SI->getDefaultDest();
449   }
450
451   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
452   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
453   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
454                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
455                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
456   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
457 }
458
459
460 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
461 /// in the list that match the specified block.
462 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
463                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
464   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
465     if (Cases[i].second == BB) {
466       Cases.erase(Cases.begin()+i);
467       --i; --e;
468     }
469 }
470
471 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
472 /// well.
473 static bool
474 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
475               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
476   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
477
478   // Make V1 be smaller than V2.
479   if (V1->size() > V2->size())
480     std::swap(V1, V2);
481
482   if (V1->size() == 0) return false;
483   if (V1->size() == 1) {
484     // Just scan V2.
485     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
486     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
487       if (TheVal == (*V2)[i].first)
488         return true;
489   }
490
491   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
492   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
493   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
494   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
495   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
496     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
497       return true;
498     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
499       ++i1;
500     else
501       ++i2;
502   }
503   return false;
504 }
505
506 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
507 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
508 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
509 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
510 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
511 /// form of jump threading.
512 bool SimplifyCFGOpt::
513 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
514                                               BasicBlock *Pred) {
515   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
516   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
517
518   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
519   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
520   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
521
522   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
523   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
524   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
525                                                         PredCases);
526   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
527
528   // Find information about how control leaves this block.
529   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
530   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
531   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
532
533   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
534   // simplify TI based on this knowledge.
535   if (PredDef == TI->getParent()) {
536     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
537     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
538     // can simplify TI.
539     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
540       return false;
541     
542     if (isa<BranchInst>(TI)) {
543       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
544       // uncond br.
545       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
546       // Insert the new branch.
547       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
548       (void) NI;
549
550       // Remove PHI node entries for the dead edge.
551       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
552
553       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
554            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
555
556       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
557       return true;
558     }
559       
560     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
561     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
562     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
563     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
564       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
565
566     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
567                  << "Through successor TI: " << *TI);
568
569     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
570       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
571         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
572         SI->removeCase(i);
573       }
574
575     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
576     return true;
577   }
578   
579   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
580   // which value (or set of values) this is.
581   ConstantInt *TIV = 0;
582   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
583   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
584     if (PredCases[i].second == TIBB) {
585       if (TIV != 0)
586         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
587       TIV = PredCases[i].first;
588     }
589   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
590
591   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
592   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
593   BasicBlock *TheRealDest = 0;
594   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
595     if (ThisCases[i].first == TIV) {
596       TheRealDest = ThisCases[i].second;
597       break;
598     }
599
600   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
601   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
602
603   // Remove PHI node entries for dead edges.
604   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
605   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
606     if (*SI != CheckEdge)
607       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
608     else
609       CheckEdge = 0;
610
611   // Insert the new branch.
612   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
613   (void) NI;
614
615   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
616             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
617
618   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
619   return true;
620 }
621
622 namespace {
623   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
624   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
625   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
626   struct ConstantIntOrdering {
627     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
628       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
629     }
630   };
631 }
632
633 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
634   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
635   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
636   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
637     return 1;
638   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
639     return 0;
640   return -1;
641 }
642
643 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
644 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
645 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
646 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
647 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
648   BasicBlock *BB = TI->getParent();
649   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
650   assert(CV && "Not a comparison?");
651   bool Changed = false;
652
653   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
654   while (!Preds.empty()) {
655     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
656
657     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
658     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
659     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
660
661     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
662       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
663       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
664       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
665
666       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
667       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
668
669       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
670       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
671       // build.
672       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
673
674       if (PredDefault == BB) {
675         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
676         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
677         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
678         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
679           if (PredCases[i].second != BB)
680             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
681           else {
682             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
683             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
684             PredCases.pop_back();
685             --i; --e;
686           }
687
688         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
689         if (PredDefault != BBDefault) {
690           PredDefault->removePredecessor(Pred);
691           PredDefault = BBDefault;
692           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
693         }
694         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
695           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
696               BBCases[i].second != BBDefault) {
697             PredCases.push_back(BBCases[i]);
698             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
699           }
700
701       } else {
702         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
703         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
704         // activated.
705         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
706         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
707           if (PredCases[i].second == BB) {
708             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
709             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
710             PredCases.pop_back();
711             --i; --e;
712           }
713
714         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
715         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
716         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
717           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
718             // If this is one we are capable of getting...
719             PredCases.push_back(BBCases[i]);
720             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
721             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
722           }
723
724         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
725         // they must go to the default destination of TI.
726         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
727                                     PTIHandled.begin(),
728                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
729           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
730           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
731         }
732       }
733
734       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
735       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
736       // successors.
737       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
738         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
739
740       // Convert pointer to int before we switch.
741       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
742         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
743         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
744                               "magicptr", PTI);
745       }
746
747       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
748       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
749                                              PredCases.size(), PTI);
750       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
751         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
752
753       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
754
755       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
756       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
757       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
758       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
759       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
760         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
761           if (InfLoopBlock == 0) {
762             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
763             // or it won't matter if it's hot. :)
764             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
765                                               "infloop", BB->getParent());
766             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
767           }
768           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
769         }
770
771       Changed = true;
772     }
773   }
774   return Changed;
775 }
776
777 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
778 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
779 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
780 // to put the select in this case.
781 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
782                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
783   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
784     PHINode *PN;
785     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
786          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
787       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
788       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
789       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
790         return false;
791       }
792     }
793   }
794   return true;
795 }
796
797 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
798 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
799 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
800 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
801   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
802   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
803   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
804   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
805   // identical order.
806   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
807   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
808
809   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
810   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
811
812   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
813   // Skip debug info if it is not identical.
814   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
815   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
816   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
817     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
818       I1 = BB1_Itr++;
819     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
820       I2 = BB2_Itr++;
821   }
822   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
823       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
824     return false;
825
826   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
827   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
828
829   do {
830     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
831     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
832     if (isa<TerminatorInst>(I1))
833       goto HoistTerminator;
834
835     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
836     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
837     // the now redundant second instruction.
838     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
839     if (!I2->use_empty())
840       I2->replaceAllUsesWith(I1);
841     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
842     I2->eraseFromParent();
843
844     I1 = BB1_Itr++;
845     I2 = BB2_Itr++;
846     // Skip debug info if it is not identical.
847     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
848     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
849     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
850       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
851         I1 = BB1_Itr++;
852       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
853         I2 = BB2_Itr++;
854     }
855   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
856
857   return true;
858
859 HoistTerminator:
860   // It may not be possible to hoist an invoke.
861   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
862     return true;
863
864   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
865   Instruction *NT = I1->clone();
866   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
867   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
868     I1->replaceAllUsesWith(NT);
869     I2->replaceAllUsesWith(NT);
870     NT->takeName(I1);
871   }
872
873   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
874   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
875   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
876   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
877   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
878   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
879     PHINode *PN;
880     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
881          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
882       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
883       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
884       if (BB1V == BB2V) continue;
885       
886       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
887       // that determines the right value.
888       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
889       if (SI == 0)
890         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
891                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
892       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
893       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
894         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
895           PN->setIncomingValue(i, SI);
896     }
897   }
898
899   // Update any PHI nodes in our new successors.
900   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
901     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
902
903   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
904   return true;
905 }
906
907 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
908 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
909 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
910 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
911 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
912   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
913   // terminator) for now.
914   Instruction *HInst = NULL;
915   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
916   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
917        BBI != BBE; ++BBI) {
918     Instruction *I = BBI;
919     // Skip debug info.
920     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
921     if (I == Term) break;
922
923     if (HInst)
924       return false;
925     HInst = I;
926   }
927   if (!HInst)
928     return false;
929
930   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
931   Value *BrCond = BI->getCondition();
932   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
933     return false;
934
935   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
936   // to swap the select operands later.
937   bool Invert = false;
938   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
939     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
940     Invert = true;
941   }
942
943   // Turn
944   // BB:
945   //     %t1 = icmp
946   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
947   // BB1:
948   //     %t3 = add %t2, c
949   //     br label BB2
950   // BB2:
951   // =>
952   // BB:
953   //     %t1 = icmp
954   //     %t4 = add %t2, c
955   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
956   switch (HInst->getOpcode()) {
957   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
958   case Instruction::Add:
959   case Instruction::Sub:
960     // Not worth doing for vector ops.
961     if (HInst->getType()->isVectorTy())
962       return false;
963     break;
964   case Instruction::And:
965   case Instruction::Or:
966   case Instruction::Xor:
967   case Instruction::Shl:
968   case Instruction::LShr:
969   case Instruction::AShr:
970     // Don't mess with vector operations.
971     if (HInst->getType()->isVectorTy())
972       return false;
973     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
974   }
975   
976   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
977   if (HInst->use_empty()) {
978     HInst->eraseFromParent();
979     return true;
980   }
981
982   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
983   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
984   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
985   // select if the condition is false.
986   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
987   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
988   Value *FalseV = NULL;
989   
990   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
991   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
992        UI != E; ++UI) {
993     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
994     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
995     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
996     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
997       return false;
998     PHIUses.push_back(PN);
999     
1000     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1001     if (!FalseV)
1002       FalseV = PHIV;
1003     else if (FalseV != PHIV)
1004       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
1005   }
1006   
1007   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
1008
1009   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1010   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1011   // being sunk into the use block.
1012   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
1013        i != e; ++i) {
1014     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1015     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1016         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1017       return false;
1018   }
1019
1020   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
1021   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
1022   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1023   if (InsertPos != BIParent->begin())
1024     --InsertPos;
1025   // Skip debug info between condition and branch.
1026   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
1027     --InsertPos;
1028   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
1029     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
1030     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
1031         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
1032       BB1Insns.insert(BB1I);
1033     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
1034         UI != UE; ++UI) {
1035       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
1036       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
1037       
1038       // If BrCond uses the instruction that place it just before
1039       // branch instruction.
1040       InsertPos = BI;
1041       break;
1042     }
1043   } else
1044     InsertPos = BI;
1045   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1046
1047   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1048   // false value is the previously determined FalseV.
1049   SelectInst *SI;
1050   if (Invert)
1051     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1052                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1053   else
1054     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1055                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1056
1057   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1058   // "if" blocks.
1059   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1060     PHINode *PN = PHIUses[i];
1061     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1062       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1063         PN->setIncomingValue(j, SI);
1064   }
1065
1066   ++NumSpeculations;
1067   return true;
1068 }
1069
1070 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1071 /// across this block.
1072 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1073   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1074   unsigned Size = 0;
1075   
1076   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1077     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1078       continue;
1079     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1080     ++Size;
1081     
1082     // We can only support instructions that do not define values that are
1083     // live outside of the current basic block.
1084     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1085          UI != E; ++UI) {
1086       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1087       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1088     }
1089     
1090     // Looks ok, continue checking.
1091   }
1092
1093   return true;
1094 }
1095
1096 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1097 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1098 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1099 /// ultimate destination.
1100 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1101   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1102   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1103   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1104   // outside of the block.
1105   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1106     return false;
1107   
1108   // Degenerate case of a single entry PHI.
1109   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1110     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1111     return true;    
1112   }
1113
1114   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1115   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1116   
1117   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1118   // constants.
1119   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1120     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1121     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1122     
1123     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1124     // branch to RealDest.
1125     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1126     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1127     
1128     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1129     
1130     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1131     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1132     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1133     // the edge we are about to create.
1134     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1135                                             RealDest->getName()+".critedge",
1136                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1137     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1138     
1139     // Update PHI nodes.
1140     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1141
1142     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1143     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1144     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1145     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1146     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1147     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1148       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1149         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1150         continue;
1151       }
1152       // Clone the instruction.
1153       Instruction *N = BBI->clone();
1154       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1155       
1156       // Update operands due to translation.
1157       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1158            i != e; ++i) {
1159         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1160         if (PI != TranslateMap.end())
1161           *i = PI->second;
1162       }
1163       
1164       // Check for trivial simplification.
1165       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1166         TranslateMap[BBI] = V;
1167         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1168       } else {
1169         // Insert the new instruction into its new home.
1170         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1171         if (!BBI->use_empty())
1172           TranslateMap[BBI] = N;
1173       }
1174     }
1175
1176     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1177     // to EdgeBB instead.
1178     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1179     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1180       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1181         BB->removePredecessor(PredBB);
1182         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1183       }
1184     
1185     // Recurse, simplifying any other constants.
1186     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1187   }
1188
1189   return false;
1190 }
1191
1192 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1193 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1194 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1195   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1196   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1197   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1198   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1199   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1200   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1201   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1202   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1203   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1204   if (!IfCond ||
1205       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1206       isa<ConstantInt>(IfCond))
1207     return false;
1208   
1209   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1210   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1211   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1212   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1213   // fewer PHI nodes in this block.
1214   unsigned NumPhis = 0;
1215   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1216     if (NumPhis > 2)
1217       return false;
1218   
1219   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1220   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1221   // that need to be moved to the dominating block.
1222   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1223   
1224   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1225     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1226     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1227       PN->replaceAllUsesWith(V);
1228       PN->eraseFromParent();
1229       continue;
1230     }
1231     
1232     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts) ||
1233         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts))
1234       return false;
1235   }
1236   
1237   // If we folded the the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1238   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1239   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1240   if (PN == 0) return true;
1241   
1242   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1243   // often be turned into switches and other things.
1244   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1245       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1246        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1247        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1248     return false;
1249   
1250   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1251   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1252   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1253   // worth promoting to select instructions.
1254   BasicBlock *DomBlock = 0;
1255   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1256   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1257   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1258     IfBlock1 = 0;
1259   } else {
1260     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1261     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1262       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1263         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1264         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1265         // flow, so the xform is not worth it.
1266         return false;
1267       }
1268   }
1269     
1270   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1271     IfBlock2 = 0;
1272   } else {
1273     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1274     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1275       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1276         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1277         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1278         // flow, so the xform is not worth it.
1279         return false;
1280       }
1281   }
1282   
1283   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1284                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1285       
1286   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1287   // do all of the PHI's now.
1288   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1289   
1290   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1291   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1292   if (IfBlock1)
1293     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1294                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1295                                    IfBlock1->getTerminator());
1296   if (IfBlock2)
1297     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1298                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1299                                    IfBlock2->getTerminator());
1300   
1301   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1302     // Change the PHI node into a select instruction.
1303     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1304     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1305     
1306     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
1307     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1308     NV->takeName(PN);
1309     PN->eraseFromParent();
1310   }
1311   
1312   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1313   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1314   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1315   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1316   BranchInst::Create(BB, OldTI);
1317   OldTI->eraseFromParent();
1318   return true;
1319 }
1320
1321 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1322 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1323 /// introducing a select if the return values disagree.
1324 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1325   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1326   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1327   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1328   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1329   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1330   
1331   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1332   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1333   // computation on one path or the other.
1334   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1335     return false;
1336   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1337     return false;
1338
1339   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1340   // there is no return value for this function, just change the
1341   // branch into a return.
1342   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1343     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1344     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1345     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1346     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1347     return true;
1348   }
1349     
1350   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1351   // so we can insert a new select instruction.
1352   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1353   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1354   
1355   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1356   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1357     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1358       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1359   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1360     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1361       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1362   
1363   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1364   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1365   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1366   // constant expression that prevents this transformation from being
1367   // safe.
1368   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1369     if (TCV->canTrap())
1370       return false;
1371   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1372     if (FCV->canTrap())
1373       return false;
1374   
1375   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1376   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1377   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1378   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1379   
1380   // Insert select instructions where needed.
1381   Value *BrCond = BI->getCondition();
1382   if (TrueValue) {
1383     // Insert a select if the results differ.
1384     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1385     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1386       TrueValue = FalseValue;
1387     } else {
1388       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1389                                      FalseValue, "retval", BI);
1390     }
1391   }
1392
1393   Value *RI = !TrueValue ?
1394               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1395               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1396   (void) RI;
1397       
1398   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1399                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1400                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1401       
1402   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1403
1404   return true;
1405 }
1406
1407 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1408 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1409 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1410 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1411   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1412   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1413   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1414     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1415   return false;
1416
1417   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1418   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1419   // must be at the front of the block.
1420   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1421
1422   // Ignore dbg intrinsics.
1423   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1424     
1425   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1426   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1427   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1428   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1429   Instruction *BonusInst = 0;
1430   if (&*FrontIt != Cond &&
1431       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1432       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1433     BonusInst = &*FrontIt;
1434     ++FrontIt;
1435     
1436     // Ignore dbg intrinsics.
1437     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1438   }
1439
1440   // Only a single bonus inst is allowed.
1441   if (&*FrontIt != Cond)
1442     return false;
1443   
1444   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1445   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1446
1447   // Ingore dbg intrinsics.
1448   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
1449   
1450   if (&*CondIt != BI)
1451     return false;
1452
1453   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1454   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1455   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1456     if (CE->canTrap())
1457       return false;
1458   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1459     if (CE->canTrap())
1460       return false;
1461   
1462   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1463   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1464   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1465   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1466     return false;
1467
1468   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1469     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1470     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1471     
1472     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1473     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1474     // blocks.
1475     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() || !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1476       continue;
1477     
1478     // Determine if the two branches share a common destination.
1479     Instruction::BinaryOps Opc;
1480     bool InvertPredCond = false;
1481     
1482     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1483       Opc = Instruction::Or;
1484     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1485       Opc = Instruction::And;
1486     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1487       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1488     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1489       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1490     else
1491       continue;
1492
1493     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1494     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1495     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1496     // out-of-order core by speculating them earlier.
1497     if (BonusInst) {
1498       // Collect the values used by the bonus inst
1499       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1500       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1501            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1502         Value* V = *OI;
1503         if (!isa<Constant>(V))
1504           UsedValues.insert(V);
1505       }
1506
1507       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1508       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1509       
1510       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1511       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1512       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1513       while (!Worklist.empty()) {
1514         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1515         Worklist.pop_back();
1516         
1517         if (Pair.second >= 4) continue;
1518         UsedValues.erase(Pair.first);
1519         if (UsedValues.empty()) break;
1520         
1521         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1522           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1523                OI != OE; ++OI)
1524             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1525         }       
1526       }
1527       
1528       if (!UsedValues.empty()) return false;
1529     }
1530
1531     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1532     
1533     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1534     if (InvertPredCond) {
1535       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1536       
1537       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1538         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1539         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1540       } else {
1541         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1542                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1543       }
1544       
1545       PBI->setCondition(NewCond);
1546       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1547       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1548       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1549       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1550     }
1551     
1552     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1553     Instruction *NewBonus = 0;
1554     if (BonusInst) {
1555       NewBonus = BonusInst->clone();
1556       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1557       NewBonus->takeName(BonusInst);
1558       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1559     }
1560     
1561     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1562     // two conditions together.
1563     Instruction *New = Cond->clone();
1564     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1565     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1566     New->takeName(Cond);
1567     Cond->setName(New->getName()+".old");
1568     
1569     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1570                                             New, "or.cond", PBI);
1571     PBI->setCondition(NewCond);
1572     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1573       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1574       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1575     }
1576     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1577       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1578       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1579     }
1580
1581     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
1582     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1583       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
1584         I->clone()->insertBefore(PBI);
1585       
1586     return true;
1587   }
1588   return false;
1589 }
1590
1591 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1592 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1593 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1594 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1595 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1596   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1597   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1598
1599   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1600   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1601   // this conditional branch redundant.
1602   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1603       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1604     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1605     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1606     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1607       // Turn this into a branch on constant.
1608       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1609       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1610                                         CondIsTrue));
1611       return true;  // Nuke the branch on constant.
1612     }
1613     
1614     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1615     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1616     // simplifycfg will thread the block.
1617     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1618       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1619       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1620                                        std::distance(PB, PE),
1621                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1622                                        BB->begin());
1623       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1624       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1625       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1626       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1627         BasicBlock *P = *PI;
1628         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1629             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1630             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1631             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1632           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1633           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1634                                               CondIsTrue), P);
1635         } else {
1636           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1637         }
1638       }
1639       
1640       BI->setCondition(NewPN);
1641       return true;
1642     }
1643   }
1644   
1645   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1646   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1647   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1648   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1649   // Ignore dbg intrinsics.
1650   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1651     ++BBI;
1652   if (&*BBI != BI)
1653     return false;
1654
1655   
1656   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1657     if (CE->canTrap())
1658       return false;
1659   
1660   int PBIOp, BIOp;
1661   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1662     PBIOp = BIOp = 0;
1663   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1664     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1665   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1666     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1667   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1668     PBIOp = BIOp = 1;
1669   else
1670     return false;
1671     
1672   // Check to make sure that the other destination of this branch
1673   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1674   // keep getting unwound.
1675   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1676     return false;
1677     
1678   // Do not perform this transformation if it would require 
1679   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1680   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1681   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1682       
1683   unsigned NumPhis = 0;
1684   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1685        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1686     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1687       return false;
1688     
1689   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1690   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1691   
1692   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1693                << "AND: " << *BI->getParent());
1694   
1695   
1696   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1697   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1698   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1699   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1700   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1701   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1702   // infinite loop with no cond branch.
1703   if (OtherDest == BB) {
1704     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1705     // or it won't matter if it's hot. :)
1706     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1707                                                   "infloop", BB->getParent());
1708     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1709     OtherDest = InfLoopBlock;
1710   }  
1711   
1712   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1713   
1714   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1715   // it alone, but modify PBI.
1716   
1717   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1718   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1719   if (PBIOp)
1720     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1721                                         PBICond->getName()+".not",
1722                                         PBI);
1723   Value *BICond = BI->getCondition();
1724   if (BIOp)
1725     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1726                                        BICond->getName()+".not",
1727                                        PBI);
1728   // Merge the conditions.
1729   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1730   
1731   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1732   PBI->setCondition(Cond);
1733   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1734   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1735   
1736   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1737   // block that are identical to the entries for BI's block.
1738   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
1739   
1740   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1741   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1742   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1743   // them agree.
1744   PHINode *PN;
1745   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1746        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1747     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1748     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1749     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1750     if (BIV != PBIV) {
1751       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1752       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1753                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1754       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1755     }
1756   }
1757   
1758   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1759   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1760   
1761   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1762   // one fewer predecessor.
1763   return true;
1764 }
1765
1766 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
1767 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
1768 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
1769 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
1770 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
1771 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
1772                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB){
1773   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1774   // First, figure out which successors to preserve.
1775   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1776   // successor.
1777   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1778   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1779
1780   // Then remove the rest.
1781   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1782     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
1783     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1784     if (Succ == KeepEdge1)
1785       KeepEdge1 = 0;
1786     else if (Succ == KeepEdge2)
1787       KeepEdge2 = 0;
1788     else
1789       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
1790   }
1791
1792   // Insert an appropriate new terminator.
1793   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1794     if (TrueBB == FalseBB)
1795       // We were only looking for one successor, and it was present.
1796       // Create an unconditional branch to it.
1797       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1798     else
1799       // We found both of the successors we were looking for.
1800       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1801       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, Cond, OldTerm);
1802   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1803     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1804     // terminator must be unreachable.
1805     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
1806   } else {
1807     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1808     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1809     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1810     if (KeepEdge1 == 0)
1811       // Only TrueBB was found.
1812       BranchInst::Create(TrueBB, OldTerm);
1813     else
1814       // Only FalseBB was found.
1815       BranchInst::Create(FalseBB, OldTerm);
1816   }
1817
1818   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
1819   return true;
1820 }
1821
1822 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
1823 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
1824 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
1825 // unconditional otherwise.
1826 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
1827   // Check for constant integer values in the select.
1828   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
1829   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
1830   if (!TrueVal || !FalseVal)
1831     return false;
1832
1833   // Find the relevant condition and destinations.
1834   Value *Condition = Select->getCondition();
1835   BasicBlock *TrueBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(TrueVal));
1836   BasicBlock *FalseBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(FalseVal));
1837
1838   // Perform the actual simplification.
1839   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB);
1840 }
1841
1842 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1843 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1844 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1845 // with
1846 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1847 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1848   // Check that both operands of the select are block addresses.
1849   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1850   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1851   if (!TBA || !FBA)
1852     return false;
1853
1854   // Extract the actual blocks.
1855   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1856   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1857
1858   // Perform the actual simplification.
1859   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB);
1860 }
1861
1862 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1863 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1864 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1865 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1866 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1867 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1868 /// like:
1869 ///
1870 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1871 /// DEFAULT:
1872 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1873 ///   br label %end
1874 /// end:
1875 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1876 /// 
1877 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1878 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1879 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1880                                                   const TargetData *TD) {
1881   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1882   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1883   // complex.
1884   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1885
1886   Value *V = ICI->getOperand(0);
1887   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1888   
1889   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1890   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1891   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1892   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1893   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1894   
1895   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1896   if (SI->getCondition() != V)
1897     return false;
1898   
1899   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1900   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1901   // away.
1902   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1903     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1904     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1905     ICI->setOperand(0, VVal);
1906     
1907     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1908       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1909       ICI->eraseFromParent();
1910     }
1911     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1912     return SimplifyCFG(BB) | true;
1913   }
1914   
1915   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1916   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1917   // and zap it.
1918   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1919     Value *V;
1920     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1921       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1922     else
1923       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1924     
1925     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1926     ICI->eraseFromParent();
1927     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1928     return SimplifyCFG(BB) | true;
1929   }
1930   
1931   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1932   // the block.
1933   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1934   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1935   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1936       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1937     return false;
1938
1939   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1940   // true in the PHI.
1941   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1942   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1943
1944   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1945     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1946
1947   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1948   // false depending on if it is EQ or NE.
1949   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1950   ICI->eraseFromParent();
1951
1952   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1953   // the switch to the merge point on the compared value.
1954   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1955                                          BB->getParent(), BB);
1956   SI->addCase(Cst, NewBB);
1957   
1958   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1959   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1960   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1961   return true;
1962 }
1963
1964 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1965 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1966 /// fold it into a switch instruction if so.
1967 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1968   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1969   if (Cond == 0) return false;
1970   
1971   
1972   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1973   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1974   // 'setne's and'ed together, collect them.
1975   Value *CompVal = 0;
1976   std::vector<ConstantInt*> Values;
1977   bool TrueWhenEqual = true;
1978   Value *ExtraCase = 0;
1979   unsigned UsedICmps = 0;
1980   
1981   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1982     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
1983                                      UsedICmps);
1984   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1985     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
1986                                      UsedICmps);
1987     TrueWhenEqual = false;
1988   }
1989   
1990   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1991   if (CompVal == 0) return false;
1992
1993   // Avoid turning single icmps into a switch.
1994   if (UsedICmps <= 1)
1995     return false;
1996
1997   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1998   // instruction can't handle, remove them now.
1999   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2000   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2001   
2002   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2003   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2004   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2005   
2006   // Figure out which block is which destination.
2007   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2008   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2009   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2010   
2011   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2012   
2013   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2014                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2015   
2016   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2017   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2018   // right before the condbr to handle it.
2019   if (ExtraCase) {
2020     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2021     // Remove the uncond branch added to the old block.
2022     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2023     
2024     if (TrueWhenEqual)
2025       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
2026     else
2027       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
2028       
2029     OldTI->eraseFromParent();
2030     
2031     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2032     // for the edge we just added.
2033     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2034     
2035     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2036           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2037     BB = NewBB;
2038   }
2039   
2040   // Convert pointer to int before we switch.
2041   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2042     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
2043     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
2044                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2045                                "magicptr", BI);
2046   }
2047   
2048   // Create the new switch instruction now.
2049   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
2050   
2051   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2052   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2053     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2054   
2055   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2056   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2057   // the number of edges added.
2058   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2059        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2060     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2061     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2062     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2063       PN->addIncoming(InVal, BB);
2064   }
2065   
2066   // Erase the old branch instruction.
2067   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2068   
2069   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2070   return true;
2071 }
2072
2073 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
2074   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2075   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2076   
2077   // Find predecessors that end with branches.
2078   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2079   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2080   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2081     BasicBlock *P = *PI;
2082     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2083     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2084       if (BI->isUnconditional())
2085         UncondBranchPreds.push_back(P);
2086       else
2087         CondBranchPreds.push_back(BI);
2088     }
2089   }
2090   
2091   // If we found some, do the transformation!
2092   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2093     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2094       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2095       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2096             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2097       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2098     }
2099     
2100     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2101     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2102       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2103       BB->eraseFromParent();
2104     
2105     return true;
2106   }
2107   
2108   // Check out all of the conditional branches going to this return
2109   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2110   // branch itself into a select/return pair.
2111   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2112     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2113     
2114     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2115     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2116         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2117         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2118       return true;
2119   }
2120   return false;
2121 }
2122
2123 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2124   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2125   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2126   // destination with call instructions.
2127   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2128   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2129
2130   bool Changed = false;
2131   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2132   while (!Preds.empty()) {
2133     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2134     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2135     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2136       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2137       // is now a fall through.
2138       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2139       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2140       
2141       // Insert the call now.
2142       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2143       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2144                                       Args.begin(), Args.end(),
2145                                       II->getName(), BI);
2146       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2147       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2148       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2149       II->replaceAllUsesWith(CI);
2150       delete II;
2151       Changed = true;
2152     }
2153     
2154     Preds.pop_back();
2155   }
2156   
2157   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2158   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2159       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2160     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2161     BB->eraseFromParent();
2162     return true;
2163   }
2164   
2165   return Changed;  
2166 }
2167
2168 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2169   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2170   
2171   bool Changed = false;
2172   
2173   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2174   // be removed, do so.
2175   while (UI != BB->begin()) {
2176     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2177     --BBI;
2178     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2179     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2180     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2181     
2182     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2183       if (SI->isVolatile())
2184         break;
2185     
2186     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2187       if (LI->isVolatile())
2188         break;
2189     
2190     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2191     if (!BBI->use_empty())
2192       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2193     BBI->eraseFromParent();
2194     Changed = true;
2195   }
2196   
2197   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2198   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2199   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2200   
2201   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2202   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2203     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2204     
2205     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2206       if (BI->isUnconditional()) {
2207         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2208           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2209           TI->eraseFromParent();
2210           Changed = true;
2211         }
2212       } else {
2213         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2214           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2215           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2216         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2217           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2218           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2219           Changed = true;
2220         }
2221       }
2222     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2223       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2224         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2225           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2226           SI->removeCase(i);
2227           --i; --e;
2228           Changed = true;
2229         }
2230       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2231       // destination and make it the default.
2232       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2233         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
2234         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i) {
2235           std::pair<unsigned, unsigned>& entry =
2236               Popularity[SI->getSuccessor(i)];
2237           if (entry.first == 0) {
2238             entry.first = 1;
2239             entry.second = i;
2240           } else {
2241             entry.first++;
2242           }
2243         }
2244
2245         // Find the most popular block.
2246         unsigned MaxPop = 0;
2247         unsigned MaxIndex = 0;
2248         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2249         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
2250              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2251           if (I->second.first > MaxPop || 
2252               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
2253             MaxPop = I->second.first;
2254             MaxIndex = I->second.second;
2255             MaxBlock = I->first;
2256           }
2257         }
2258         if (MaxBlock) {
2259           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2260           // edges to it.
2261           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2262           Changed = true;
2263           
2264           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2265           // it.
2266           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2267             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2268               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2269           
2270           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2271             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2272               SI->removeCase(i);
2273               --i; --e;
2274             }
2275         }
2276       }
2277     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2278       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2279         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2280         // place to note that the call does not throw though.
2281         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2282         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2283         
2284         // Insert the call now...
2285         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2286         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2287                                         Args.begin(), Args.end(),
2288                                         II->getName(), BI);
2289         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2290         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2291         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2292         II->replaceAllUsesWith(CI);
2293         delete II;
2294         Changed = true;
2295       }
2296     }
2297   }
2298   
2299   // If this block is now dead, remove it.
2300   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2301       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2302     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2303     BB->eraseFromParent();
2304     return true;
2305   }
2306
2307   return Changed;
2308 }
2309
2310 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
2311 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
2312 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI) {
2313   assert(SI->getNumCases() > 2 && "Degenerate switch?");
2314
2315   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
2316   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
2317   Cases.push_back(SI->getCaseValue(1));
2318   for (unsigned I = 2, E = SI->getNumCases(); I != E; ++I) {
2319     if (SI->getSuccessor(I-1) != SI->getSuccessor(I))
2320       return false;
2321     Cases.push_back(SI->getCaseValue(I));
2322   }
2323   assert(Cases.size() == SI->getNumCases()-1 && "Not all cases gathered");
2324
2325   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
2326   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
2327   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
2328     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
2329       return false;
2330   }
2331
2332   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
2333   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases()-1);
2334
2335   Value *Sub = SI->getCondition();
2336   if (!Offset->isNullValue())
2337     Sub = BinaryOperator::CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off", SI);
2338   Value *Cmp = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_ULT, Sub, NumCases, "switch");
2339   BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getDefaultDest(), Cmp, SI);
2340
2341   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
2342   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->getSuccessor(1)->begin();
2343        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2344     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-2; I != E; ++I)
2345       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
2346   }
2347   SI->eraseFromParent();
2348
2349   return true;
2350 }
2351
2352 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2353   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2354   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2355     return false;
2356
2357   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2358
2359   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2360   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2361   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2362     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2363       return SimplifyCFG(BB) | true;
2364
2365   Value *Cond = SI->getCondition();
2366   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
2367     if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
2368       return SimplifyCFG(BB) | true;
2369
2370   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2371   // away into any preds.
2372   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2373   // Ignore dbg intrinsics.
2374   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2375     ++BBI;
2376   if (SI == &*BBI)
2377     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2378       return SimplifyCFG(BB) | true;
2379
2380   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
2381   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI))
2382     return SimplifyCFG(BB) | true;
2383   
2384   return false;
2385 }
2386
2387 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2388   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2389   bool Changed = false;
2390   
2391   // Eliminate redundant destinations.
2392   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2393   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2394     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2395     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2396       Dest->removePredecessor(BB);
2397       IBI->removeDestination(i);
2398       --i; --e;
2399       Changed = true;
2400     }
2401   } 
2402
2403   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2404     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2405     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2406     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2407     return true;
2408   }
2409   
2410   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2411     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2412     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2413     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2414     return true;
2415   }
2416   
2417   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2418     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2419       return SimplifyCFG(BB) | true;
2420   }
2421   return Changed;
2422 }
2423
2424 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2425   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2426   
2427   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2428   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2429   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2430       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2431     return true;
2432   
2433   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2434   // against a constant, try to simplify the block.
2435   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2436     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2437       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2438         ;
2439       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2440         return true;
2441     }
2442   
2443   return false;
2444 }
2445
2446
2447 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2448   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2449   
2450   // Conditional branch
2451   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2452     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2453     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2454     // switch.
2455     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2456       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2457         return SimplifyCFG(BB) | true;
2458     
2459     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2460     // Ignore dbg intrinsics.
2461     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2462     // Ignore dbg intrinsics.
2463     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2464       ++I;
2465     if (&*I == BI) {
2466       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2467         return SimplifyCFG(BB) | true;
2468     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2469       ++I;
2470       // Ignore dbg intrinsics.
2471       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2472         ++I;
2473       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2474         return SimplifyCFG(BB) | true;
2475     }
2476   }
2477   
2478   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2479   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2480     return true;
2481   
2482   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2483   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2484   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2485   // can hoist it up to the branching block.
2486   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2487     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2488       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2489         return SimplifyCFG(BB) | true;
2490     } else {
2491       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2492       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2493       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2494       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2495           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2496         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2497           return SimplifyCFG(BB) | true;
2498     }
2499   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2500     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2501     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2502     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2503     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2504         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2505       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2506         return SimplifyCFG(BB) | true;
2507   }
2508   
2509   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2510   // through this block if any PHI node entries are constants.
2511   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2512     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2513       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2514         return SimplifyCFG(BB) | true;
2515   
2516   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2517   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2518   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2519   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2520     return SimplifyCFG(BB) | true;
2521   
2522   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2523   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2524     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2525       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2526         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2527           return SimplifyCFG(BB) | true;
2528
2529   return false;
2530 }
2531
2532 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2533   bool Changed = false;
2534
2535   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2536   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2537
2538   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2539   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2540   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2541        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2542       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2543     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2544     DeleteDeadBlock(BB);
2545     return true;
2546   }
2547
2548   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2549   // away...
2550   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2551
2552   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2553   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2554
2555   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2556   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2557   // if there are no PHI nodes.
2558   //
2559   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2560     return true;
2561   
2562   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2563   // eliminate it, do so now.
2564   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2565     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2566       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2567
2568   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2569     if (BI->isUnconditional()) {
2570       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2571     } else {
2572       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2573     }
2574   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2575     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2576   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2577     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2578   } else if (UnreachableInst *UI =
2579                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2580     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2581   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2582     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2583   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2584                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2585     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2586   }
2587
2588   return Changed;
2589 }
2590
2591 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2592 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2593 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2594 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2595 ///
2596 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2597   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2598 }