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