use splice instead of remove/insert to avoid some symtab operations
[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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/Type.h"
19 #include "llvm/Support/CFG.h"
20 #include "llvm/Support/Debug.h"
21 #include <algorithm>
22 #include <functional>
23 #include <set>
24 #include <map>
25 using namespace llvm;
26
27 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
28 /// terminator instructions together.
29 ///
30 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
31   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
32   
33   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
34   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
35   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
36   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
37   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
38   std::set<BasicBlock*> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
39   
40   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
41     if (SI1Succs.count(*I))
42       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
43            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
44         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
45         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
46             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
47           return false;
48       }
49         
50   return true;
51 }
52
53 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
54 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
55 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
56 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
57 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
58                                   BasicBlock *ExistPred) {
59   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
60          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
61   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
62   
63   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
64     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
65     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
66     PN->addIncoming(V, NewPred);
67   }
68 }
69
70 // PropagatePredecessorsForPHIs - This gets "Succ" ready to have the
71 // predecessors from "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI
72 // nodes, which need to have extra slots added to them to hold the merge edges
73 // from BB's predecessors, and BB itself might have had PHI nodes in it.  This
74 // function returns true (failure) if the Succ BB already has a predecessor that
75 // is a predecessor of BB and incoming PHI arguments would not be discernible.
76 //
77 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
78 //
79 static bool PropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
80   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
81
82   if (!isa<PHINode>(Succ->front()))
83     return false;  // We can make the transformation, no problem.
84
85   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
86   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
87   //
88   const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
89
90   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
91   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
92   // with incompatible values coming in from the two edges!
93   //
94   if (!SafeToMergeTerminators(BB->getTerminator(), Succ->getTerminator()))
95     return true;   // Cannot merge.
96
97   // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB.
98   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
99     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
100     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
101     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
102
103     // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries in
104     // the PHI node are the entries from the old PHI.
105     if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
106       PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
107       for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
108         PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
109                         OldValPN->getIncomingBlock(i));
110     } else {
111       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(),
112              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
113         // Add an incoming value for each of the new incoming values...
114         PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
115       }
116     }
117   }
118   return false;
119 }
120
121 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
122 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
123 /// branch.  If possible, eliminate BB.
124 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
125                                                     BasicBlock *Succ) {
126   // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to include
127   // entries for BB's predecessors, not for BB itself.  Be careful though,
128   // if this transformation fails (returns true) then we cannot do this
129   // transformation!
130   //
131   if (PropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
132   
133   DEBUG(std::cerr << "Killing Trivial BB: \n" << *BB);
134   
135   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
136     std::vector<BasicBlock*>
137     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
138     
139     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
140     // delete them.
141     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
142       if (PN->use_empty() /*|| Succ->getSinglePredecessor() == 0*/) {
143         // We can only move the PHI node into Succ if BB dominates Succ.
144         // Since BB only has a single successor (Succ), the PHI nodes
145         // will dominate Succ, unless Succ has multiple predecessors.  In
146         // this case, the PHIs are either dead, or have references in dead
147         // blocks.  In either case, we can just remove them.
148         if (!PN->use_empty())   // Uses in dead block?
149           PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
150         PN->eraseFromParent();  // Nuke instruction.
151       } else {
152         // The instruction is alive, so this means that Succ must have
153         // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
154         // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
155         // strictly dominated Succ.
156         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
157                                    BB->getInstList(), BB->begin());
158         
159         // We need to add new entries for the PHI node to account for
160         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
161         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
162         // this means that we should any newly added incoming edges should
163         // use the PHI node as the value for these edges, because they are
164         // loop back edges.
165         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
166           if (OldSuccPreds[i] != BB)
167             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
168       }
169   }
170     
171   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
172   std::string OldName = BB->getName();
173   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
174   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
175   
176   if (!OldName.empty() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
177     Succ->setName(OldName);
178   return true;
179 }
180
181 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
182 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
183 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
184 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
185 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
186 /// be entered if the condition is false.
187 ///
188 ///
189 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
190                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
191   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
192          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
193   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
194   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
195
196   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
197   // branches if possible anyway.
198   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
199       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
200     return 0;
201   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
202   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
203
204   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
205   // either are.
206   if (Pred2Br->isConditional()) {
207     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
208     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
209     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
210     // probably not profitable.
211     if (Pred1Br->isConditional())
212       return 0;
213
214     std::swap(Pred1, Pred2);
215     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
216   }
217
218   if (Pred1Br->isConditional()) {
219     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
220     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
221     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
222         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
223       IfTrue = Pred1;
224       IfFalse = Pred2;
225     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
226                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
227       IfTrue = Pred2;
228       IfFalse = Pred1;
229     } else {
230       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
231       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
232       return 0;
233     }
234
235     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
236     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
237     // doesn't dominate BB.
238     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
239       return 0;
240
241     return Pred1Br->getCondition();
242   }
243
244   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
245   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
246   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
247   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
248       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
249       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
250       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
251       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
252     return 0;
253
254   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
255   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
256   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
257     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
258     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
259       IfTrue = Pred1;
260       IfFalse = Pred2;
261     } else {
262       IfTrue = Pred2;
263       IfFalse = Pred1;
264     }
265     return BI->getCondition();
266   }
267   return 0;
268 }
269
270
271 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
272 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
273 // generality of domination here, just a special case which works well enough
274 // for us.
275 //
276 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
277 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
278 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
279 // true is returned.
280 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
281                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
282   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
283   if (!I) return true;    // Non-instructions all dominate instructions.
284   BasicBlock *PBB = I->getParent();
285
286   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
287   // the bottom of this block.
288   if (PBB == BB) return false;
289
290   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
291   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
292   // statement".
293   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
294     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
295       if (!AggressiveInsts) return false;
296       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
297       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
298       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
299       switch (I->getOpcode()) {
300       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
301       case Instruction::Load:
302         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
303         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
304           return false;
305         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
306             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
307           return false;
308
309         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
310         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
311         // out to its predecessor.
312         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
313           return false;
314         break;
315       case Instruction::Add:
316       case Instruction::Sub:
317       case Instruction::And:
318       case Instruction::Or:
319       case Instruction::Xor:
320       case Instruction::Shl:
321       case Instruction::Shr:
322       case Instruction::SetEQ:
323       case Instruction::SetNE:
324       case Instruction::SetLT:
325       case Instruction::SetGT:
326       case Instruction::SetLE:
327       case Instruction::SetGE:
328         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
329       }
330
331       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
332       // defined in the conditional region.
333       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
334         if (!DominatesMergePoint(I->getOperand(i), BB, 0))
335           return false;
336       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
337       AggressiveInsts->insert(I);
338     }
339
340   return true;
341 }
342
343 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of seteq
344 // instructions that compare a value against a constant, return the value being
345 // compared, and stick the constant into the Values vector.
346 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
347   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
348     if (Inst->getOpcode() == Instruction::SetEQ) {
349       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
350         Values.push_back(C);
351         return Inst->getOperand(0);
352       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
353         Values.push_back(C);
354         return Inst->getOperand(1);
355       }
356     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
357       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
358         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
359           if (LHS == RHS)
360             return LHS;
361     }
362   return 0;
363 }
364
365 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
366 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
367 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
368 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
369   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V))
370     if (Inst->getOpcode() == Instruction::SetNE) {
371       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
372         Values.push_back(C);
373         return Inst->getOperand(0);
374       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
375         Values.push_back(C);
376         return Inst->getOperand(1);
377       }
378     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Cast) {
379       // Cast of X to bool is really a comparison against zero.
380       assert(Inst->getType() == Type::BoolTy && "Can only handle bool values!");
381       Values.push_back(ConstantInt::get(Inst->getOperand(0)->getType(), 0));
382       return Inst->getOperand(0);
383     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
384       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
385         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
386           if (LHS == RHS)
387             return LHS;
388     }
389   return 0;
390 }
391
392
393
394 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
395 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
396 /// the constants being compared.
397 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
398                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
399   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
400     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
401
402     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
403     // equal to one of the constants.
404     return true;
405   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
406     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
407
408     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
409     // equal to one of the constants.
410     return false;
411   }
412   return false;
413 }
414
415 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
416 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
417 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
418 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
419   if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
420     std::vector<Value*> Operands(I->op_begin(), I->op_end());
421     I->getParent()->getInstList().erase(I);
422     for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
423       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Operands[i]))
424         ErasePossiblyDeadInstructionTree(OpI);
425   }
426 }
427
428 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
429 // see if a value is equal to constant integer value.
430 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
431   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
432     // Do not permit merging of large switch instructions into their
433     // predecessors unless there is only one predecessor.
434     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
435                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
436       return 0;
437
438     return SI->getCondition();
439   }
440   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
441     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
442       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BI->getCondition()))
443         if ((SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
444              SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
445             isa<ConstantInt>(SCI->getOperand(1)))
446           return SCI->getOperand(0);
447   return 0;
448 }
449
450 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
451 // represents and return the 'default' block.
452 static BasicBlock *
453 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
454                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
455                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
456   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
457     Cases.reserve(SI->getNumCases());
458     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
459       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
460     return SI->getDefaultDest();
461   }
462
463   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
464   SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(BI->getCondition());
465   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(SCI->getOperand(1)),
466                                  BI->getSuccessor(SCI->getOpcode() ==
467                                                         Instruction::SetNE)));
468   return BI->getSuccessor(SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ);
469 }
470
471
472 // EliminateBlockCases - Given an vector of bb/value pairs, remove any entries
473 // in the list that match the specified block.
474 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
475                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
476   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
477     if (Cases[i].second == BB) {
478       Cases.erase(Cases.begin()+i);
479       --i; --e;
480     }
481 }
482
483 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
484 // well.
485 static bool
486 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
487               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
488   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
489
490   // Make V1 be smaller than V2.
491   if (V1->size() > V2->size())
492     std::swap(V1, V2);
493
494   if (V1->size() == 0) return false;
495   if (V1->size() == 1) {
496     // Just scan V2.
497     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
498     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
499       if (TheVal == (*V2)[i].first)
500         return true;
501   }
502
503   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
504   std::sort(V1->begin(), V1->end());
505   std::sort(V2->begin(), V2->end());
506   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
507   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
508     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
509       return true;
510     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
511       ++i1;
512     else
513       ++i2;
514   }
515   return false;
516 }
517
518 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
519 // terminator instruction and its block is known to only have a single
520 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
521 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
522 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
523 // jump threading.
524 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
525                                                           BasicBlock *Pred) {
526   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
527   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
528
529   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
530   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
531   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
532
533   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
534   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
535   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
536                                                         PredCases);
537   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
538
539   // Find information about how control leaves this block.
540   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
541   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
542   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
543
544   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
545   // simplify TI based on this knowledge.
546   if (PredDef == TI->getParent()) {
547     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
548     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
549     // can simplify TI.
550     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
551       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
552         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
553         // uncond br.
554         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
555         Value *Cond = BTI->getCondition();
556         // Insert the new branch.
557         Instruction *NI = new BranchInst(ThisDef, TI);
558
559         // Remove PHI node entries for the dead edge.
560         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
561
562         DEBUG(std::cerr << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
563               << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
564
565         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
566         // If condition is now dead, nuke it.
567         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
568           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
569         return true;
570
571       } else {
572         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
573         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
574         std::set<Constant*> DeadCases;
575         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
576           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
577
578         DEBUG(std::cerr << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
579                   << "Through successor TI: " << *TI);
580
581         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
582           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
583             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
584             SI->removeCase(i);
585           }
586
587         DEBUG(std::cerr << "Leaving: " << *TI << "\n");
588         return true;
589       }
590     }
591
592   } else {
593     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
594     // which value (or set of values) this is.
595     ConstantInt *TIV = 0;
596     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
597     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
598       if (PredCases[i].second == TIBB)
599         if (TIV == 0)
600           TIV = PredCases[i].first;
601         else
602           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
603     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
604
605     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
606     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
607     BasicBlock *TheRealDest = 0;
608     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
609       if (ThisCases[i].first == TIV) {
610         TheRealDest = ThisCases[i].second;
611         break;
612       }
613
614     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
615     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
616
617     // Remove PHI node entries for dead edges.
618     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
619     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
620       if (*SI != CheckEdge)
621         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
622       else
623         CheckEdge = 0;
624
625     // Insert the new branch.
626     Instruction *NI = new BranchInst(TheRealDest, TI);
627
628     DEBUG(std::cerr << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
629           << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
630     Instruction *Cond = 0;
631     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
632       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
633     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
634
635     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
636     return true;
637   }
638   return false;
639 }
640
641 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
642 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
643 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
644 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
645 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
646   BasicBlock *BB = TI->getParent();
647   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
648   assert(CV && "Not a comparison?");
649   bool Changed = false;
650
651   std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
652   while (!Preds.empty()) {
653     BasicBlock *Pred = Preds.back();
654     Preds.pop_back();
655
656     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
657     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
658     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
659
660     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
661       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
662       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
663       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
664
665       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
666       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
667
668       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
669       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
670       // build.
671       std::vector<BasicBlock*> NewSuccessors;
672
673       if (PredDefault == BB) {
674         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
675         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
676         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
677         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
678           if (PredCases[i].second != BB)
679             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
680           else {
681             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
682             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
683             PredCases.pop_back();
684             --i; --e;
685           }
686
687         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
688         if (PredDefault != BBDefault) {
689           PredDefault->removePredecessor(Pred);
690           PredDefault = BBDefault;
691           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
692         }
693         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
694           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
695               BBCases[i].second != BBDefault) {
696             PredCases.push_back(BBCases[i]);
697             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
698           }
699
700       } else {
701         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
702         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
703         // activated.
704         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
705         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
706           if (PredCases[i].second == BB) {
707             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
708             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
709             PredCases.pop_back();
710             --i; --e;
711           }
712
713         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
714         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
715         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
716           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
717             // If this is one we are capable of getting...
718             PredCases.push_back(BBCases[i]);
719             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
720             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
721           }
722
723         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
724         // they must go to the default destination of TI.
725         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
726                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
727           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
728           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
729         }
730       }
731
732       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
733       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
734       // successors.
735       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
736         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
737
738       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
739       SwitchInst *NewSI = new SwitchInst(CV, PredDefault, PredCases.size(),PTI);
740       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
741         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
742
743       Instruction *DeadCond = 0;
744       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
745         // If PTI is a branch, remember the condition.
746         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
747       Pred->getInstList().erase(PTI);
748
749       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
750       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
751
752       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
753       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
754       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
755       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
756       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
757         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
758           if (InfLoopBlock == 0) {
759             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
760             // or it won't matter if it's hot. :)
761             InfLoopBlock = new BasicBlock("infloop", BB->getParent());
762             new BranchInst(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
763           }
764           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
765         }
766
767       Changed = true;
768     }
769   }
770   return Changed;
771 }
772
773 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that codes to BB1 and
774 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
775 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
776 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
777   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
778   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
779   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
780   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
781   // identical order.
782   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
783   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
784
785   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
786   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || !I1->isIdenticalTo(I2))
787     return false;
788
789   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
790   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
791
792   do {
793     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
794     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
795     if (isa<TerminatorInst>(I1))
796       goto HoistTerminator;
797
798     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
799     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
800     // the now redundant second instruction.
801     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
802     if (!I2->use_empty())
803       I2->replaceAllUsesWith(I1);
804     BB2->getInstList().erase(I2);
805
806     I1 = BB1->begin();
807     I2 = BB2->begin();
808   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
809
810   return true;
811
812 HoistTerminator:
813   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
814   Instruction *NT = I1->clone();
815   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
816   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
817     I1->replaceAllUsesWith(NT);
818     I2->replaceAllUsesWith(NT);
819     NT->setName(I1->getName());
820   }
821
822   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
823   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
824   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
825   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
826   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
827   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
828     PHINode *PN;
829     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
830          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
831       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
832       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
833       if (BB1V != BB2V) {
834         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
835         // that determines the right value.
836         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
837         if (SI == 0)
838           SI = new SelectInst(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
839                               BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
840         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
841         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
842           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
843             PN->setIncomingValue(i, SI);
844       }
845     }
846   }
847
848   // Update any PHI nodes in our new successors.
849   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
850     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
851
852   BI->eraseFromParent();
853   return true;
854 }
855
856 namespace {
857   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
858   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
859   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
860   struct ConstantIntOrdering {
861     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
862       return LHS->getRawValue() < RHS->getRawValue();
863     }
864   };
865 }
866
867 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
868 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
869 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
870 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
871 //
872 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
873 //
874 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
875   bool Changed = false;
876   Function *M = BB->getParent();
877
878   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
879   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
880   assert(&BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
881
882   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
883   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
884       *pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
885     DEBUG(std::cerr << "Removing BB: \n" << *BB);
886
887     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
888     // of their predecessors is going away.
889     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
890       SI->removePredecessor(BB);
891
892     while (!BB->empty()) {
893       Instruction &I = BB->back();
894       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
895       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
896       // what we replace the value with.  Note that since this block is
897       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
898       // uses, that all uses will eventually be removed.
899       if (!I.use_empty())
900         // Make all users of this instruction use undef instead
901         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
902
903       // Remove the instruction from the basic block
904       BB->getInstList().pop_back();
905     }
906     M->getBasicBlockList().erase(BB);
907     return true;
908   }
909
910   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
911   // away...
912   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
913
914   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
915   // instruction into any unconditional branch predecessors.
916   //
917   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
918   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
919   // and return.
920   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
921     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
922     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
923       // Find predecessors that end with branches.
924       std::vector<BasicBlock*> UncondBranchPreds;
925       std::vector<BranchInst*> CondBranchPreds;
926       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
927         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
928         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
929           if (BI->isUnconditional())
930             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
931           else
932             CondBranchPreds.push_back(BI);
933       }
934
935       // If we found some, do the transformation!
936       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
937         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
938           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
939           UncondBranchPreds.pop_back();
940           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
941           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
942           Instruction *NewRet = RI->clone();
943           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
944
945           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
946           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
947           if (NewRet->getNumOperands() == 1)
948             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(NewRet->getOperand(0)))
949               if (PN->getParent() == BB)
950                 NewRet->setOperand(0, PN->getIncomingValueForBlock(Pred));
951           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
952           // longer branch to them.
953           BB->removePredecessor(Pred);
954           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
955         }
956
957         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
958         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
959           // We know there are no successors, so just nuke the block.
960           M->getBasicBlockList().erase(BB);
961
962         return true;
963       }
964
965       // Check out all of the conditional branches going to this return
966       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
967       // branch itself into a select/return pair.
968       while (!CondBranchPreds.empty()) {
969         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
970         CondBranchPreds.pop_back();
971         BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
972         BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
973         BasicBlock *OtherSucc = TrueSucc == BB ? FalseSucc : TrueSucc;
974
975         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
976         if (isa<ReturnInst>(OtherSucc->getTerminator())) {
977           // Check to see if there are only PHI instructions in this block.
978           BasicBlock::iterator OSI = OtherSucc->getTerminator();
979           if (OSI == OtherSucc->begin() || isa<PHINode>(--OSI)) {
980             // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
981             // there is no return value for this function, just change the
982             // branch into a return.
983             if (RI->getNumOperands() == 0) {
984               TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
985               FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
986               new ReturnInst(0, BI);
987               BI->getParent()->getInstList().erase(BI);
988               return true;
989             }
990
991             // Otherwise, figure out what the true and false return values are
992             // so we can insert a new select instruction.
993             Value *TrueValue = TrueSucc->getTerminator()->getOperand(0);
994             Value *FalseValue = FalseSucc->getTerminator()->getOperand(0);
995
996             // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
997             if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
998               if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
999                 TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1000             if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1001               if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1002                 FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1003
1004             TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1005             FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1006
1007             // Insert a new select instruction.
1008             Value *NewRetVal;
1009             Value *BrCond = BI->getCondition();
1010             if (TrueValue != FalseValue)
1011               NewRetVal = new SelectInst(BrCond, TrueValue,
1012                                          FalseValue, "retval", BI);
1013             else
1014               NewRetVal = TrueValue;
1015
1016             new ReturnInst(NewRetVal, BI);
1017             BI->getParent()->getInstList().erase(BI);
1018             if (BrCond->use_empty())
1019               if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1020                 BrCondI->getParent()->getInstList().erase(BrCondI);
1021             return true;
1022           }
1023         }
1024       }
1025     }
1026   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->begin())) {
1027     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1028     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1029     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1030     // predecessor with an unwind.
1031     //
1032     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1033     while (!Preds.empty()) {
1034       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1035       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1036         if (BI->isUnconditional()) {
1037           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1038           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1039           Changed = true;
1040         }
1041       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1042         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1043           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1044           // is now a fall through...
1045           BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1046           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1047
1048           // Insert the call now...
1049           std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1050           CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
1051                                       II->getName(), BI);
1052           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1053           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1054           II->replaceAllUsesWith(CI);
1055           delete II;
1056           Changed = true;
1057         }
1058
1059       Preds.pop_back();
1060     }
1061
1062     // If this block is now dead, remove it.
1063     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1064       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1065       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1066       return true;
1067     }
1068
1069   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1070     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1071       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1072       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1073       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1074         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1075           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1076
1077       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1078       // away into any preds.
1079       if (SI == &BB->front())
1080         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1081           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1082     }
1083   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1084     if (BI->isUnconditional()) {
1085       BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
1086       while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
1087
1088       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1089       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1090           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1091         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1092           return 1;
1093       
1094     } else {  // Conditional branch
1095       if (Value *CompVal = isValueEqualityComparison(BI)) {
1096         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1097         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1098         // switch.
1099         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1100           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1101             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1102
1103         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1104         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1105         if (&*I == BI ||
1106             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1107              &*++I == BI))
1108           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1109             return SimplifyCFG(BB) | true;
1110       }
1111
1112       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1113       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1114       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1115       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1116       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1117       if (BinaryOperator *Cond = dyn_cast<BinaryOperator>(BI->getCondition()))
1118         if (Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1119             Cond->getNext() == BI && Cond->hasOneUse() &&
1120             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1121           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1122             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1123               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1124                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1125                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1126                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1127                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1128                   // which allows us to write this code once.
1129                   Value *NewCond =
1130                     BinaryOperator::createNot(PBI->getCondition(),
1131                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1132                   PBI->setCondition(NewCond);
1133                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1134                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1135                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1136                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1137                 }
1138
1139                 if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ||
1140                     PBI->getSuccessor(1) == FalseDest) {
1141                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1142                   // two conditions together.
1143                   Instruction *New = Cond->clone();
1144                   New->setName(Cond->getName());
1145                   Cond->setName(Cond->getName()+".old");
1146                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1147                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1148                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1149                     Instruction::Or : Instruction::And;
1150                   Value *NewCond =
1151                     BinaryOperator::create(Opcode, PBI->getCondition(),
1152                                            New, "bothcond", PBI);
1153                   PBI->setCondition(NewCond);
1154                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1155                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1156                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1157                   }
1158                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1159                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1160                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1161                   }
1162                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1163                 }
1164               }
1165
1166       // If this block ends with a branch instruction, and if there is one
1167       // predecessor, see if the previous block ended with a branch on the same
1168       // condition, which makes this conditional branch redundant.
1169       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1170         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1171           if (PBI->isConditional() &&
1172               PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1173               (PBI->getSuccessor(0) != BB || PBI->getSuccessor(1) != BB)) {
1174             // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1175             // knowable.  Delete the outgoing CFG edge that is impossible to
1176             // execute.
1177             bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1178             BI->getSuccessor(CondIsTrue)->removePredecessor(BB);
1179             new BranchInst(BI->getSuccessor(!CondIsTrue), BB);
1180             BB->getInstList().erase(BI);
1181             return SimplifyCFG(BB) | true;
1182           }
1183     }
1184   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1185     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1186     // be removed, do so.
1187     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1188     while (Unreachable != BB->begin()) {
1189       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1190       --BBI;
1191       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1192       // Delete this instruction
1193       BB->getInstList().erase(BBI);
1194       Changed = true;
1195     }
1196
1197     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1198     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1199     if (&BB->front() == Unreachable) {
1200       std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1201       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1202         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1203
1204         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1205           if (BI->isUnconditional()) {
1206             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1207               new UnreachableInst(TI);
1208               TI->eraseFromParent();
1209               Changed = true;
1210             }
1211           } else {
1212             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1213               new BranchInst(BI->getSuccessor(1), BI);
1214               BI->eraseFromParent();
1215             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1216               new BranchInst(BI->getSuccessor(0), BI);
1217               BI->eraseFromParent();
1218               Changed = true;
1219             }
1220           }
1221         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1222           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1223             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1224               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1225               SI->removeCase(i);
1226               --i; --e;
1227               Changed = true;
1228             }
1229           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1230           // destination and make it the default.
1231           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1232             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1233             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1234               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1235
1236             // Find the most popular block.
1237             unsigned MaxPop = 0;
1238             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1239             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1240                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1241               if (I->second > MaxPop) {
1242                 MaxPop = I->second;
1243                 MaxBlock = I->first;
1244               }
1245             }
1246             if (MaxBlock) {
1247               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1248               // edges to it.
1249               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1250               Changed = true;
1251
1252               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1253               // it.
1254               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1255                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1256                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1257
1258               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1259                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1260                   SI->removeCase(i);
1261                   --i; --e;
1262                 }
1263             }
1264           }
1265         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1266           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1267             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1268             // place to note that the call does not throw though.
1269             BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
1270             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1271
1272             // Insert the call now...
1273             std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1274             CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
1275                                         II->getName(), BI);
1276             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1277             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1278             II->replaceAllUsesWith(CI);
1279             delete II;
1280             Changed = true;
1281           }
1282         }
1283       }
1284
1285       // If this block is now dead, remove it.
1286       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1287         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1288         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1289         return true;
1290       }
1291     }
1292   }
1293
1294   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1295   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1296   // if there are no PHI nodes.
1297   //
1298   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1299   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1300   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1301     if (*PI != OnlyPred) {
1302       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1303       break;
1304     }
1305
1306   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1307   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1308       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1309     // Check to see if there is only one distinct successor...
1310     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1311     OnlySucc = BB;
1312     for (; SI != SE; ++SI)
1313       if (*SI != OnlySucc) {
1314         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
1315         break;
1316       }
1317   }
1318
1319   if (OnlySucc) {
1320     DEBUG(std::cerr << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred);
1321     TerminatorInst *Term = OnlyPred->getTerminator();
1322
1323     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
1324     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
1325     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
1326     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
1327     // OnlyPred to OnlySucc.
1328     //
1329     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1330       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1331       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
1332     }
1333
1334     // Delete the unconditional branch from the predecessor...
1335     OnlyPred->getInstList().pop_back();
1336
1337     // Move all definitions in the successor to the predecessor...
1338     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
1339
1340     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
1341     // source...
1342     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
1343
1344     std::string OldName = BB->getName();
1345
1346     // Erase basic block from the function...
1347     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1348
1349     // Inherit predecessors name if it exists...
1350     if (!OldName.empty() && !OnlyPred->hasName())
1351       OnlyPred->setName(OldName);
1352
1353     return true;
1354   }
1355
1356   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
1357   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
1358   // into our predecessor.
1359   if (OnlyPred)
1360     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
1361       if (BI->isConditional()) {
1362         // Get the other block.
1363         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
1364         PI = pred_begin(OtherBB);
1365         ++PI;
1366         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
1367           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
1368           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
1369           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
1370           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
1371           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
1372         }
1373       }
1374
1375   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1376     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1377       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1378       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
1379         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
1380         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1381         // 'setne's and'ed together, collect them.
1382         Value *CompVal = 0;
1383         std::vector<ConstantInt*> Values;
1384         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
1385         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
1386           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1387           // instruction can't handle, remove them now.
1388           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
1389           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1390
1391           // Figure out which block is which destination.
1392           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1393           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1394           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1395
1396           // Create the new switch instruction now.
1397           SwitchInst *New = new SwitchInst(CompVal, DefaultBB,Values.size(),BI);
1398
1399           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1400           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1401             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1402
1403           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1404           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1405           // the number of edges added.
1406           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1407                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1408             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1409             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
1410             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1411               PN->addIncoming(InVal, *PI);
1412           }
1413
1414           // Erase the old branch instruction.
1415           (*PI)->getInstList().erase(BI);
1416
1417           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
1418           // branch condition.
1419           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
1420           return true;
1421         }
1422       }
1423
1424   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1425   // eliminate it, do so now.
1426   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1427     if (PN->getNumIncomingValues() == 2) {
1428       // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1429       // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1430       // are trying to find the condition that is being branched on, which
1431       // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1432       // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1433       // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1434       //
1435       BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1436       if (Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse)) {
1437         DEBUG(std::cerr << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1438               << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1439
1440         // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1441         // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1442         // that need to be moved to the dominating block.
1443         std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1444         bool CanPromote = true;
1445
1446         BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1447         while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1448           PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1449           if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1450             if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1451               PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1452             else
1453               PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1454           } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1455                                           &AggressiveInsts) ||
1456                      !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1457                                           &AggressiveInsts)) {
1458             CanPromote = false;
1459             break;
1460           }
1461         }
1462
1463         // Did we eliminate all PHI's?
1464         CanPromote |= AfterPHIIt == BB->begin();
1465
1466         // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1467         // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1468         // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1469         // worth promoting to select instructions.
1470         BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1471         if (CanPromote) {
1472           PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1473           BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1474           if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1475             IfBlock1 = Pred;
1476             DomBlock = *pred_begin(Pred);
1477             for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1478                  !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1479               if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1480                 // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1481                 // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1482                 // flow, so the xform is not worth it.
1483                 CanPromote = false;
1484                 break;
1485               }
1486           }
1487
1488           Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1489           if (CanPromote &&
1490               cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1491             IfBlock2 = Pred;
1492             DomBlock = *pred_begin(Pred);
1493             for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1494                  !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1495               if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1496                 // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1497                 // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1498                 // flow, so the xform is not worth it.
1499                 CanPromote = false;
1500                 break;
1501               }
1502           }
1503         }
1504
1505         // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1506         // do all of the PHI's now.
1507         if (CanPromote) {
1508           // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1509           // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1510           if (IfBlock1) {
1511             DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1512                                            IfBlock1->getInstList(),
1513                                            IfBlock1->begin(),
1514                                            IfBlock1->getTerminator());
1515           }
1516           if (IfBlock2) {
1517             DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1518                                            IfBlock2->getInstList(),
1519                                            IfBlock2->begin(),
1520                                            IfBlock2->getTerminator());
1521           }
1522
1523           while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1524             // Change the PHI node into a select instruction.
1525             Value *TrueVal =
1526               PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1527             Value *FalseVal =
1528               PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1529
1530             std::string Name = PN->getName(); PN->setName("");
1531             PN->replaceAllUsesWith(new SelectInst(IfCond, TrueVal, FalseVal,
1532                                                   Name, AfterPHIIt));
1533             BB->getInstList().erase(PN);
1534           }
1535           Changed = true;
1536         }
1537       }
1538     }
1539
1540   return Changed;
1541 }