Revert support for insertvalue and extractvalue instructions for the moment.
[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/Type.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include <algorithm>
28 #include <functional>
29 #include <set>
30 #include <map>
31 using namespace llvm;
32
33 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
34
35 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
36 /// terminator instructions together.
37 ///
38 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
39   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
40   
41   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
42   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
43   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
44   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
45   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
46   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
47   
48   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
49     if (SI1Succs.count(*I))
50       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
51            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
52         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
53         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
54             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
55           return false;
56       }
57         
58   return true;
59 }
60
61 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
62 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
63 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
64 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
65 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
66                                   BasicBlock *ExistPred) {
67   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
68          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
69   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
70   
71   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
72     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
73     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred);
74     PN->addIncoming(V, NewPred);
75   }
76 }
77
78 // CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
79 // almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
80 //
81 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
82 //
83 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
84   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
85
86   DOUT << "Looking to fold " << BB->getNameStart() << " into " 
87        << Succ->getNameStart() << "\n";
88   // Shortcut, if there is only a single predecessor is must be BB and merging
89   // is always safe
90   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
91
92   typedef SmallPtrSet<Instruction*, 16> InstrSet;
93   InstrSet BBPHIs;
94
95   // Make a list of all phi nodes in BB
96   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
97   while (isa<PHINode>(*BBI)) BBPHIs.insert(BBI++);
98
99   // Make a list of the predecessors of BB
100   typedef SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BlockSet;
101   BlockSet BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
102
103   // Use that list to make another list of common predecessors of BB and Succ
104   BlockSet CommonPreds;
105   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
106         PI != PE; ++PI)
107     if (BBPreds.count(*PI))
108       CommonPreds.insert(*PI);
109
110   // Shortcut, if there are no common predecessors, merging is always safe
111   if (CommonPreds.begin() == CommonPreds.end())
112     return true;
113   
114   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
115   // merging these blocks
116   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
117     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
118
119     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
120     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
121     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
122     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
123     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
124       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
125             PI != PE; PI++) {
126         if (BBPN->getIncomingValueForBlock(*PI) 
127               != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
128           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
129                << Succ->getNameStart() << " is conflicting with " 
130                << BBPN->getNameStart() << " with regard to common predecessor "
131                << (*PI)->getNameStart() << "\n";
132           return false;
133         }
134       }
135       // Remove this phinode from the list of phis in BB, since it has been
136       // handled.
137       BBPHIs.erase(BBPN);
138     } else {
139       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
140       for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
141             PI != PE; PI++) {
142         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
143         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
144         // of the block.
145         if (Val != PN->getIncomingValueForBlock(*PI)) {
146           DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
147           << Succ->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
148           << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
149           return false;
150         }
151       }
152     }
153   }
154
155   // If there are any other phi nodes in BB that don't have a phi node in Succ
156   // to merge with, they must be moved to Succ completely. However, for any
157   // predecessors of Succ, branches will be added to the phi node that just
158   // point to itself. So, for any common predecessors, this must not cause
159   // conflicts.
160   for (InstrSet::iterator I = BBPHIs.begin(), E = BBPHIs.end();
161         I != E; I++) {
162     PHINode *PN = cast<PHINode>(*I);
163     for (BlockSet::iterator PI = CommonPreds.begin(), PE = CommonPreds.end();
164           PI != PE; PI++)
165       if (PN->getIncomingValueForBlock(*PI) != PN) {
166         DOUT << "Can't fold, phi node " << *PN->getNameStart() << " in " 
167              << BB->getNameStart() << " is conflicting with regard to common "
168              << "predecessor " << (*PI)->getNameStart() << "\n";
169         return false;
170       }
171   }
172
173   return true;
174 }
175
176 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB contains an unconditional
177 /// branch to Succ, and contains no instructions other than PHI nodes and the
178 /// branch.  If possible, eliminate BB.
179 static bool TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
180                                                     BasicBlock *Succ) {
181   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
182   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
183   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
184   
185   DOUT << "Killing Trivial BB: \n" << *BB;
186   
187   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
188     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
189     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
190     //
191     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
192     
193     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
194     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
195       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
196       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
197       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
198       
199       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
200       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
201       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
202         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
203         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
204           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
205           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
206           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
207           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
208           // simplifying the corresponding conditional branch).
209           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
210                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
211       } else {
212         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
213         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
214           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
215       }
216     }
217   }
218   
219   if (isa<PHINode>(&BB->front())) {
220     SmallVector<BasicBlock*, 16>
221     OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
222     
223     // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
224     // delete them.
225     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
226       if (PN->use_empty()) {
227         // Just remove the dead phi.  This happens if Succ's PHIs were the only
228         // users of the PHI nodes.
229         PN->eraseFromParent();
230       } else {
231         // The instruction is alive, so this means that BB must dominate all
232         // predecessors of Succ (Since all uses of the PN are after its
233         // definition, so in Succ or a block dominated by Succ. If a predecessor
234         // of Succ would not be dominated by BB, PN would violate the def before
235         // use SSA demand). Therefore, we can simply move the phi node to the
236         // next block.
237         Succ->getInstList().splice(Succ->begin(),
238                                    BB->getInstList(), BB->begin());
239         
240         // We need to add new entries for the PHI node to account for
241         // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
242         // account.  At this point, since we know that BB dominated succ and all
243         // of its predecessors, this means that we should any newly added
244         // incoming edges should use the PHI node itself as the value for these
245         // edges, because they are loop back edges.
246         for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
247           if (OldSuccPreds[i] != BB)
248             PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
249       }
250   }
251     
252   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
253   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
254   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
255   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
256   return true;
257 }
258
259 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and
260 /// presumably PHI nodes in it), check to see if the merge at this block is due
261 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
262 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
263 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
264 /// be entered if the condition is false.
265 ///
266 ///
267 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB,
268                              BasicBlock *&IfTrue, BasicBlock *&IfFalse) {
269   assert(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) == 2 &&
270          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
271   BasicBlock *Pred1 = *pred_begin(BB);
272   BasicBlock *Pred2 = *++pred_begin(BB);
273
274   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
275   // branches if possible anyway.
276   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
277       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
278     return 0;
279   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
280   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
281
282   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
283   // either are.
284   if (Pred2Br->isConditional()) {
285     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
286     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
287     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
288     // probably not profitable.
289     if (Pred1Br->isConditional())
290       return 0;
291
292     std::swap(Pred1, Pred2);
293     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
294   }
295
296   if (Pred1Br->isConditional()) {
297     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
298     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
299     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
300         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
301       IfTrue = Pred1;
302       IfFalse = Pred2;
303     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
304                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
305       IfTrue = Pred2;
306       IfFalse = Pred1;
307     } else {
308       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
309       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
310       return 0;
311     }
312
313     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
314     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
315     // doesn't dominate BB.
316     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
317       return 0;
318
319     return Pred1Br->getCondition();
320   }
321
322   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
323   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
324   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
325   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
326       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
327       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
328       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
329       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
330     return 0;
331
332   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
333   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
334   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
335     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
336     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
337       IfTrue = Pred1;
338       IfFalse = Pred2;
339     } else {
340       IfTrue = Pred2;
341       IfFalse = Pred1;
342     }
343     return BI->getCondition();
344   }
345   return 0;
346 }
347
348
349 // If we have a merge point of an "if condition" as accepted above, return true
350 // if the specified value dominates the block.  We don't handle the true
351 // generality of domination here, just a special case which works well enough
352 // for us.
353 //
354 // If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
355 // see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
356 // non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set and
357 // true is returned.
358 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
359                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
360   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
361   if (!I) {
362     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
363     // can be executed unconditionally.
364     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
365       if (C->canTrap())
366         return false;
367     return true;
368   }
369   BasicBlock *PBB = I->getParent();
370
371   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
372   // the bottom of this block.
373   if (PBB == BB) return false;
374
375   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
376   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
377   // statement".
378   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
379     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
380       if (!AggressiveInsts) return false;
381       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
382       // see if its a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
383       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
384       switch (I->getOpcode()) {
385       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
386       case Instruction::Load:
387         // We can hoist loads that are non-volatile and obviously cannot trap.
388         if (cast<LoadInst>(I)->isVolatile())
389           return false;
390         if (!isa<AllocaInst>(I->getOperand(0)) &&
391             !isa<Constant>(I->getOperand(0)))
392           return false;
393
394         // Finally, we have to check to make sure there are no instructions
395         // before the load in its basic block, as we are going to hoist the loop
396         // out to its predecessor.
397         if (PBB->begin() != BasicBlock::iterator(I))
398           return false;
399         break;
400       case Instruction::Add:
401       case Instruction::Sub:
402       case Instruction::And:
403       case Instruction::Or:
404       case Instruction::Xor:
405       case Instruction::Shl:
406       case Instruction::LShr:
407       case Instruction::AShr:
408       case Instruction::ICmp:
409       case Instruction::FCmp:
410         if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
411           return false;  // FP arithmetic might trap.
412         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
413       }
414
415       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
416       // defined in the conditional region.
417       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
418         if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
419           return false;
420       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
421       AggressiveInsts->insert(I);
422     }
423
424   return true;
425 }
426
427 // GatherConstantSetEQs - Given a potentially 'or'd together collection of 
428 // icmp_eq instructions that compare a value against a constant, return the 
429 // value being compared, and stick the constant into the Values vector.
430 static Value *GatherConstantSetEQs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
431   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
432     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
433         cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
434       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
435         Values.push_back(C);
436         return Inst->getOperand(0);
437       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
438         Values.push_back(C);
439         return Inst->getOperand(1);
440       }
441     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Or) {
442       if (Value *LHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(0), Values))
443         if (Value *RHS = GatherConstantSetEQs(Inst->getOperand(1), Values))
444           if (LHS == RHS)
445             return LHS;
446     }
447   }
448   return 0;
449 }
450
451 // GatherConstantSetNEs - Given a potentially 'and'd together collection of
452 // setne instructions that compare a value against a constant, return the value
453 // being compared, and stick the constant into the Values vector.
454 static Value *GatherConstantSetNEs(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Values){
455   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
456     if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp &&
457                cast<ICmpInst>(Inst)->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) {
458       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
459         Values.push_back(C);
460         return Inst->getOperand(0);
461       } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(0))) {
462         Values.push_back(C);
463         return Inst->getOperand(1);
464       }
465     } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::And) {
466       if (Value *LHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(0), Values))
467         if (Value *RHS = GatherConstantSetNEs(Inst->getOperand(1), Values))
468           if (LHS == RHS)
469             return LHS;
470     }
471   }
472   return 0;
473 }
474
475
476
477 /// GatherValueComparisons - If the specified Cond is an 'and' or 'or' of a
478 /// bunch of comparisons of one value against constants, return the value and
479 /// the constants being compared.
480 static bool GatherValueComparisons(Instruction *Cond, Value *&CompVal,
481                                    std::vector<ConstantInt*> &Values) {
482   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
483     CompVal = GatherConstantSetEQs(Cond, Values);
484
485     // Return true to indicate that the condition is true if the CompVal is
486     // equal to one of the constants.
487     return true;
488   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
489     CompVal = GatherConstantSetNEs(Cond, Values);
490
491     // Return false to indicate that the condition is false if the CompVal is
492     // equal to one of the constants.
493     return false;
494   }
495   return false;
496 }
497
498 /// ErasePossiblyDeadInstructionTree - If the specified instruction is dead and
499 /// has no side effects, nuke it.  If it uses any instructions that become dead
500 /// because the instruction is now gone, nuke them too.
501 static void ErasePossiblyDeadInstructionTree(Instruction *I) {
502   if (!isInstructionTriviallyDead(I)) return;
503   
504   SmallVector<Instruction*, 16> InstrsToInspect;
505   InstrsToInspect.push_back(I);
506
507   while (!InstrsToInspect.empty()) {
508     I = InstrsToInspect.back();
509     InstrsToInspect.pop_back();
510
511     if (!isInstructionTriviallyDead(I)) continue;
512
513     // If I is in the work list multiple times, remove previous instances.
514     for (unsigned i = 0, e = InstrsToInspect.size(); i != e; ++i)
515       if (InstrsToInspect[i] == I) {
516         InstrsToInspect.erase(InstrsToInspect.begin()+i);
517         --i, --e;
518       }
519
520     // Add operands of dead instruction to worklist.
521     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
522       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i))
523         InstrsToInspect.push_back(OpI);
524
525     // Remove dead instruction.
526     I->eraseFromParent();
527   }
528 }
529
530 // isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks to
531 // see if a value is equal to constant integer value.
532 static Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
533   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
534     // Do not permit merging of large switch instructions into their
535     // predecessors unless there is only one predecessor.
536     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
537                                                pred_end(SI->getParent())) > 128)
538       return 0;
539
540     return SI->getCondition();
541   }
542   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
543     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
544       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
545         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
546              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
547             isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)))
548           return ICI->getOperand(0);
549   return 0;
550 }
551
552 // Given a value comparison instruction, decode all of the 'cases' that it
553 // represents and return the 'default' block.
554 static BasicBlock *
555 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
556                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
557                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
558   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
559     Cases.reserve(SI->getNumCases());
560     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
561       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
562     return SI->getDefaultDest();
563   }
564
565   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
566   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
567   Cases.push_back(std::make_pair(cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1)),
568                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
569                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
570   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
571 }
572
573
574 // EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
575 // in the list that match the specified block.
576 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
577                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
578   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
579     if (Cases[i].second == BB) {
580       Cases.erase(Cases.begin()+i);
581       --i; --e;
582     }
583 }
584
585 // ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
586 // well.
587 static bool
588 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
589               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
590   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
591
592   // Make V1 be smaller than V2.
593   if (V1->size() > V2->size())
594     std::swap(V1, V2);
595
596   if (V1->size() == 0) return false;
597   if (V1->size() == 1) {
598     // Just scan V2.
599     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
600     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
601       if (TheVal == (*V2)[i].first)
602         return true;
603   }
604
605   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
606   std::sort(V1->begin(), V1->end());
607   std::sort(V2->begin(), V2->end());
608   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
609   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
610     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
611       return true;
612     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
613       ++i1;
614     else
615       ++i2;
616   }
617   return false;
618 }
619
620 // SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
621 // terminator instruction and its block is known to only have a single
622 // predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
623 // comparison with the same value, and if that comparison determines the outcome
624 // of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited form of
625 // jump threading.
626 static bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
627                                                           BasicBlock *Pred) {
628   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
629   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
630
631   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
632   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
633   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
634
635   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
636   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
637   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
638                                                         PredCases);
639   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
640
641   // Find information about how control leaves this block.
642   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
643   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
644   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
645
646   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
647   // simplify TI based on this knowledge.
648   if (PredDef == TI->getParent()) {
649     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
650     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
651     // can simplify TI.
652     if (ValuesOverlap(PredCases, ThisCases)) {
653       if (BranchInst *BTI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
654         // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
655         // uncond br.
656         assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
657         Value *Cond = BTI->getCondition();
658         // Insert the new branch.
659         Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
660
661         // Remove PHI node entries for the dead edge.
662         ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
663
664         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
665              << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
666
667         TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
668         // If condition is now dead, nuke it.
669         if (Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(Cond))
670           ErasePossiblyDeadInstructionTree(CondI);
671         return true;
672
673       } else {
674         SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
675         // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
676         SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
677         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
678           DeadCases.insert(PredCases[i].first);
679
680         DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
681              << "Through successor TI: " << *TI;
682
683         for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
684           if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
685             SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
686             SI->removeCase(i);
687           }
688
689         DOUT << "Leaving: " << *TI << "\n";
690         return true;
691       }
692     }
693
694   } else {
695     // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
696     // which value (or set of values) this is.
697     ConstantInt *TIV = 0;
698     BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
699     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
700       if (PredCases[i].second == TIBB) {
701         if (TIV == 0)
702           TIV = PredCases[i].first;
703         else
704           return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
705       }
706     assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
707
708     // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
709     // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
710     BasicBlock *TheRealDest = 0;
711     for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
712       if (ThisCases[i].first == TIV) {
713         TheRealDest = ThisCases[i].second;
714         break;
715       }
716
717     // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
718     if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
719
720     // Remove PHI node entries for dead edges.
721     BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
722     for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
723       if (*SI != CheckEdge)
724         (*SI)->removePredecessor(TIBB);
725       else
726         CheckEdge = 0;
727
728     // Insert the new branch.
729     Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
730
731     DOUT << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
732          << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n";
733     Instruction *Cond = 0;
734     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
735       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
736     TI->eraseFromParent();   // Nuke the old one.
737
738     if (Cond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
739     return true;
740   }
741   return false;
742 }
743
744 // FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
745 // equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
746 // See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
747 // on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
748 static bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
749   BasicBlock *BB = TI->getParent();
750   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
751   assert(CV && "Not a comparison?");
752   bool Changed = false;
753
754   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
755   while (!Preds.empty()) {
756     BasicBlock *Pred = Preds.back();
757     Preds.pop_back();
758
759     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
760     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
761     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
762
763     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
764       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
765       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
766       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
767
768       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
769       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
770
771       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
772       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
773       // build.
774       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
775
776       if (PredDefault == BB) {
777         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
778         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
779         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
780         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
781           if (PredCases[i].second != BB)
782             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
783           else {
784             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
785             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
786             PredCases.pop_back();
787             --i; --e;
788           }
789
790         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
791         if (PredDefault != BBDefault) {
792           PredDefault->removePredecessor(Pred);
793           PredDefault = BBDefault;
794           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
795         }
796         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
797           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
798               BBCases[i].second != BBDefault) {
799             PredCases.push_back(BBCases[i]);
800             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
801           }
802
803       } else {
804         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
805         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
806         // activated.
807         std::set<ConstantInt*> PTIHandled;
808         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
809           if (PredCases[i].second == BB) {
810             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
811             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
812             PredCases.pop_back();
813             --i; --e;
814           }
815
816         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
817         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
818         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
819           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
820             // If this is one we are capable of getting...
821             PredCases.push_back(BBCases[i]);
822             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
823             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
824           }
825
826         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
827         // they must go to the default destination of TI.
828         for (std::set<ConstantInt*>::iterator I = PTIHandled.begin(),
829                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
830           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
831           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
832         }
833       }
834
835       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
836       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
837       // successors.
838       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
839         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
840
841       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
842       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
843                                              PredCases.size(), PTI);
844       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
845         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
846
847       Instruction *DeadCond = 0;
848       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
849         // If PTI is a branch, remember the condition.
850         DeadCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
851       Pred->getInstList().erase(PTI);
852
853       // If the condition is dead now, remove the instruction tree.
854       if (DeadCond) ErasePossiblyDeadInstructionTree(DeadCond);
855
856       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
857       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
858       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
859       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
860       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
861         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
862           if (InfLoopBlock == 0) {
863             // Insert it at the end of the loop, because it's either code,
864             // or it won't matter if it's hot. :)
865             InfLoopBlock = BasicBlock::Create("infloop", BB->getParent());
866             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
867           }
868           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
869         }
870
871       Changed = true;
872     }
873   }
874   return Changed;
875 }
876
877 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
878 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
879 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
880 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
881   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
882   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
883   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
884   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
885   // identical order.
886   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
887   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
888
889   Instruction *I1 = BB1->begin(), *I2 = BB2->begin();
890   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) || 
891       isa<InvokeInst>(I1) || !I1->isIdenticalTo(I2))
892     return false;
893
894   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
895   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
896
897   do {
898     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
899     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
900     if (isa<TerminatorInst>(I1))
901       goto HoistTerminator;
902
903     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
904     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
905     // the now redundant second instruction.
906     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
907     if (!I2->use_empty())
908       I2->replaceAllUsesWith(I1);
909     BB2->getInstList().erase(I2);
910
911     I1 = BB1->begin();
912     I2 = BB2->begin();
913   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() && I1->isIdenticalTo(I2));
914
915   return true;
916
917 HoistTerminator:
918   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
919   Instruction *NT = I1->clone();
920   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
921   if (NT->getType() != Type::VoidTy) {
922     I1->replaceAllUsesWith(NT);
923     I2->replaceAllUsesWith(NT);
924     NT->takeName(I1);
925   }
926
927   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
928   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
929   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
930   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
931   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
932   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
933     PHINode *PN;
934     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
935          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
936       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
937       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
938       if (BB1V != BB2V) {
939         // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
940         // that determines the right value.
941         SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
942         if (SI == 0)
943           SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
944                                   BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
945         // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
946         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
947           if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
948             PN->setIncomingValue(i, SI);
949       }
950     }
951   }
952
953   // Update any PHI nodes in our new successors.
954   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
955     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
956
957   BI->eraseFromParent();
958   return true;
959 }
960
961 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
962 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
963 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
964 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
965 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
966   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
967   // terminator) for now.
968   if (BB1->size() != 2)
969     return false;
970
971   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
972   Value *BrCond = BI->getCondition();
973   if (isa<Instruction>(BrCond) &&
974       cast<Instruction>(BrCond)->getOpcode() == Instruction::FCmp)
975     return false;
976
977   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
978   // to swap the select operands later.
979   bool Invert = false;
980   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
981     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
982     Invert = true;
983   }
984
985   // Turn
986   // BB:
987   //     %t1 = icmp
988   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
989   // BB1:
990   //     %t3 = add %t2, c
991   //     br label BB2
992   // BB2:
993   // =>
994   // BB:
995   //     %t1 = icmp
996   //     %t4 = add %t2, c
997   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
998   Instruction *I = BB1->begin();
999   switch (I->getOpcode()) {
1000   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
1001   case Instruction::Add:
1002   case Instruction::Sub:
1003   case Instruction::And:
1004   case Instruction::Or:
1005   case Instruction::Xor:
1006   case Instruction::Shl:
1007   case Instruction::LShr:
1008   case Instruction::AShr:
1009     if (I->getOperand(0)->getType()->isFPOrFPVector())
1010       return false;  // FP arithmetic might trap.
1011     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
1012   }
1013
1014   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
1015   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
1016   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
1017   // select if the condition is false.
1018   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1019   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
1020   Value *FalseV = NULL;
1021   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1022        UI != E; ++UI) {
1023     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UI);
1024     if (!PN)
1025       continue;
1026     PHIUses.push_back(PN);
1027     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
1028     if (!FalseV)
1029       FalseV = PHIV;
1030     else if (FalseV != PHIV)
1031       return false;  // Don't know the value when condition is false.
1032   }
1033   if (!FalseV)  // Can this happen?
1034     return false;
1035
1036   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1037   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
1038   // being sunk into the use block.
1039   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
1040     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1041     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
1042         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
1043       return false;
1044   }
1045
1046   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it before the
1047   // icmp instruction preceeding the conditional branch.
1048   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
1049   if (InsertPos != BIParent->begin())
1050     --InsertPos;
1051   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond))
1052     BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), I);
1053   else
1054     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I);
1055
1056   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1057   // false value is the previously determined FalseV.
1058   SelectInst *SI;
1059   if (Invert)
1060     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, I,
1061                             FalseV->getName() + "." + I->getName(), BI);
1062   else
1063     SI = SelectInst::Create(BrCond, I, FalseV,
1064                             I->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1065
1066   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1067   // "if" blocks.
1068   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1069     PHINode *PN = PHIUses[i];
1070     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1071       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 ||
1072           PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1073         PN->setIncomingValue(j, SI);
1074   }
1075
1076   ++NumSpeculations;
1077   return true;
1078 }
1079
1080 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1081 /// across this block.
1082 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1083   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1084   unsigned Size = 0;
1085   
1086   // If this basic block contains anything other than a PHI (which controls the
1087   // branch) and branch itself, bail out.  FIXME: improve this in the future.
1088   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI, ++Size) {
1089     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1090     
1091     // We can only support instructions that are do not define values that are
1092     // live outside of the current basic block.
1093     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1094          UI != E; ++UI) {
1095       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1096       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1097     }
1098     
1099     // Looks ok, continue checking.
1100   }
1101
1102   return true;
1103 }
1104
1105 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1106 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1107 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1108 /// ultimate destination.
1109 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI) {
1110   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1111   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1112   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1113   // outside of the block.
1114   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1115     return false;
1116   
1117   // Degenerate case of a single entry PHI.
1118   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1119     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1120       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1121     else
1122       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1123     PN->eraseFromParent();
1124     return true;    
1125   }
1126
1127   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1128   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1129   
1130   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1131   // constants.
1132   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1133     ConstantInt *CB;
1134     if ((CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i))) &&
1135         CB->getType() == Type::Int1Ty) {
1136       // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1137       // branch to RealDest.
1138       BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1139       BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1140       
1141       if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1142       
1143       // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1144       // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1145       // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1146       // the edge we are about to create.
1147       BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(RealDest->getName()+".critedge",
1148                                               RealDest->getParent(), RealDest);
1149       BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1150       PHINode *PN;
1151       for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1152            (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1153         Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1154         PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1155       }
1156
1157       // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1158       // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1159       // cloned instructions outside of EdgeBB.
1160       BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1161       std::map<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1162       for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1163         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1164           TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1165         } else {
1166           // Clone the instruction.
1167           Instruction *N = BBI->clone();
1168           if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1169           
1170           // Update operands due to translation.
1171           for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1172                i != e; ++i) {
1173             std::map<Value*, Value*>::iterator PI =
1174               TranslateMap.find(*i);
1175             if (PI != TranslateMap.end())
1176               *i = PI->second;
1177           }
1178           
1179           // Check for trivial simplification.
1180           if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(N)) {
1181             TranslateMap[BBI] = C;
1182             delete N;   // Constant folded away, don't need actual inst
1183           } else {
1184             // Insert the new instruction into its new home.
1185             EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1186             if (!BBI->use_empty())
1187               TranslateMap[BBI] = N;
1188           }
1189         }
1190       }
1191
1192       // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1193       // to EdgeBB instead.
1194       TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1195       for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1196         if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1197           BB->removePredecessor(PredBB);
1198           PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1199         }
1200       
1201       // Recurse, simplifying any other constants.
1202       return FoldCondBranchOnPHI(BI) | true;
1203     }
1204   }
1205
1206   return false;
1207 }
1208
1209 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1210 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1211 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN) {
1212   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1213   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1214   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1215   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1216   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1217   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1218   //
1219   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1220   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1221   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1222   if (!IfCond) return false;
1223   
1224   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1225   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1226   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1227   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1228   // fewer PHI nodes in this block.
1229   unsigned NumPhis = 0;
1230   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1231     if (NumPhis > 2)
1232       return false;
1233   
1234   DOUT << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1235        << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n";
1236   
1237   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1238   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1239   // that need to be moved to the dominating block.
1240   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1241   
1242   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1243   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1244     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1245     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1246       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1247         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1248       else
1249         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1250     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1251                                     &AggressiveInsts) ||
1252                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1253                                     &AggressiveInsts)) {
1254       return false;
1255     }
1256   }
1257   
1258   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1259   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1260   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1261   // worth promoting to select instructions.
1262   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1263   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1264   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1265   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1266     IfBlock1 = Pred;
1267     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1268     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1269          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1270       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1271         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1272         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1273         // flow, so the xform is not worth it.
1274         return false;
1275       }
1276   }
1277     
1278   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1279   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1280     IfBlock2 = Pred;
1281     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1282     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1283          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1284       if (!AggressiveInsts.count(I)) {
1285         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1286         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1287         // flow, so the xform is not worth it.
1288         return false;
1289       }
1290   }
1291       
1292   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1293   // do all of the PHI's now.
1294
1295   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1296   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1297   if (IfBlock1) {
1298     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1299                                    IfBlock1->getInstList(),
1300                                    IfBlock1->begin(),
1301                                    IfBlock1->getTerminator());
1302   }
1303   if (IfBlock2) {
1304     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1305                                    IfBlock2->getInstList(),
1306                                    IfBlock2->begin(),
1307                                    IfBlock2->getTerminator());
1308   }
1309   
1310   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1311     // Change the PHI node into a select instruction.
1312     Value *TrueVal =
1313       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1314     Value *FalseVal =
1315       PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1316     
1317     Value *NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1318     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1319     NV->takeName(PN);
1320     
1321     BB->getInstList().erase(PN);
1322   }
1323   return true;
1324 }
1325
1326 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1327 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1328 /// introducing a select if the return values disagree.
1329 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1330   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1331   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1332   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1333   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1334   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1335   
1336   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1337   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1338   // computation on one path or the other.
1339   BasicBlock::iterator BBI = TrueRet;
1340   if (BBI != TrueSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1341     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1342   BBI = FalseRet;
1343   if (BBI != FalseSucc->begin() && !isa<PHINode>(--BBI))
1344     return false;  // Not empty with optional phi nodes.
1345
1346   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1347   // there is no return value for this function, just change the
1348   // branch into a return.
1349   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1350     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1351     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1352     ReturnInst::Create(0, BI);
1353     BI->eraseFromParent();
1354     return true;
1355   }
1356     
1357   // Otherwise, build up the result values for the new return.
1358   SmallVector<Value*, 4> TrueResult;
1359   SmallVector<Value*, 4> FalseResult;
1360   
1361   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1362     // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1363     // so we can insert a new select instruction.
1364     Value *TrueValue = TrueRet->getOperand(i);
1365     Value *FalseValue = FalseRet->getOperand(i);
1366     
1367     // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1368     if (PHINode *TVPN = dyn_cast<PHINode>(TrueValue))
1369       if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1370         TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1371     if (PHINode *FVPN = dyn_cast<PHINode>(FalseValue))
1372       if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1373         FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1374     
1375     // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1376     // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1377     // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1378     // constant expression that prevents this transformation from being
1379     // safe.
1380     if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast<ConstantExpr>(TrueValue))
1381       if (TCV->canTrap())
1382         return false;
1383     if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast<ConstantExpr>(FalseValue))
1384       if (FCV->canTrap())
1385         return false;
1386     
1387     TrueResult.push_back(TrueValue);
1388     FalseResult.push_back(FalseValue);
1389   }
1390
1391   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1392   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1393   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1394   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1395   
1396   // Insert select instructions where needed.
1397   Value *BrCond = BI->getCondition();
1398   for (unsigned i = 0, e = TrueRet->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1399     // Insert a select if the results differ.
1400     if (TrueResult[i] == FalseResult[i] || isa<UndefValue>(FalseResult[i]))
1401       continue;
1402     if (isa<UndefValue>(TrueResult[i])) {
1403       TrueResult[i] = FalseResult[i];
1404       continue;
1405     }
1406     
1407     TrueResult[i] = SelectInst::Create(BrCond, TrueResult[i],
1408                                        FalseResult[i], "retval", BI);
1409   }
1410
1411   Value *RI = ReturnInst::Create(&TrueResult[0], TrueResult.size(), BI);
1412       
1413   DOUT << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1414        << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1415        << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc;
1416       
1417   BI->eraseFromParent();
1418   
1419   if (Instruction *BrCondI = dyn_cast<Instruction>(BrCond))
1420     ErasePossiblyDeadInstructionTree(BrCondI);
1421   return true;
1422 }
1423
1424
1425 namespace {
1426   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
1427   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
1428   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
1429   struct ConstantIntOrdering {
1430     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
1431       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
1432     }
1433   };
1434 }
1435
1436 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
1437 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
1438 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
1439 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
1440 //
1441 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
1442 //
1443 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
1444   bool Changed = false;
1445   Function *M = BB->getParent();
1446
1447   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
1448   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
1449   assert(&BB->getParent()->getEntryBlock() != BB &&
1450          "Can't Simplify entry block!");
1451
1452   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
1453   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB)) ||
1454       (*pred_begin(BB) == BB && ++pred_begin(BB) == pred_end(BB))) {
1455     DOUT << "Removing BB: \n" << *BB;
1456
1457     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
1458     // of their predecessors is going away.
1459     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1460       SI->removePredecessor(BB);
1461
1462     while (!BB->empty()) {
1463       Instruction &I = BB->back();
1464       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
1465       // value.  Because control flow can't get here, we don't care
1466       // what we replace the value with.  Note that since this block is
1467       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
1468       // uses, that all uses will eventually be removed.
1469       if (!I.use_empty())
1470         // Make all users of this instruction use undef instead
1471         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
1472
1473       // Remove the instruction from the basic block
1474       BB->getInstList().pop_back();
1475     }
1476     M->getBasicBlockList().erase(BB);
1477     return true;
1478   }
1479
1480   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
1481   // away...
1482   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
1483
1484   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
1485   // eliminate it, do so now.
1486   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
1487     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
1488       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN); 
1489
1490   // If this is a returning block with only PHI nodes in it, fold the return
1491   // instruction into any unconditional branch predecessors.
1492   //
1493   // If any predecessor is a conditional branch that just selects among
1494   // different return values, fold the replace the branch/return with a select
1495   // and return.
1496   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
1497     BasicBlock::iterator BBI = BB->getTerminator();
1498     if (BBI == BB->begin() || isa<PHINode>(--BBI)) {
1499       // Find predecessors that end with branches.
1500       SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1501       SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1502       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1503         TerminatorInst *PTI = (*PI)->getTerminator();
1504         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1505           if (BI->isUnconditional())
1506             UncondBranchPreds.push_back(*PI);
1507           else
1508             CondBranchPreds.push_back(BI);
1509         }
1510       }
1511
1512       // If we found some, do the transformation!
1513       if (!UncondBranchPreds.empty()) {
1514         while (!UncondBranchPreds.empty()) {
1515           BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.back();
1516           DOUT << "FOLDING: " << *BB
1517                << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred;
1518           UncondBranchPreds.pop_back();
1519           Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
1520           // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
1521           Instruction *NewRet = RI->clone();
1522           Pred->getInstList().push_back(NewRet);
1523
1524           // If the return instruction returns a value, and if the value was a
1525           // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
1526           for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
1527                i != e; ++i)
1528             if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
1529               if (PN->getParent() == BB)
1530                 *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
1531           
1532           // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
1533           // longer branch to them.
1534           BB->removePredecessor(Pred);
1535           Pred->getInstList().erase(UncondBranch);
1536         }
1537
1538         // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1539         if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1540           // We know there are no successors, so just nuke the block.
1541           M->getBasicBlockList().erase(BB);
1542
1543         return true;
1544       }
1545
1546       // Check out all of the conditional branches going to this return
1547       // instruction.  If any of them just select between returns, change the
1548       // branch itself into a select/return pair.
1549       while (!CondBranchPreds.empty()) {
1550         BranchInst *BI = CondBranchPreds.back();
1551         CondBranchPreds.pop_back();
1552
1553         // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
1554         if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
1555             isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
1556             SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
1557           return true;
1558       }
1559     }
1560   } else if (isa<UnwindInst>(BB->begin())) {
1561     // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
1562     // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
1563     // destination with call instructions, and any unconditional branch
1564     // predecessor with an unwind.
1565     //
1566     SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1567     while (!Preds.empty()) {
1568       BasicBlock *Pred = Preds.back();
1569       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())) {
1570         if (BI->isUnconditional()) {
1571           Pred->getInstList().pop_back();  // nuke uncond branch
1572           new UnwindInst(Pred);            // Use unwind.
1573           Changed = true;
1574         }
1575       } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
1576         if (II->getUnwindDest() == BB) {
1577           // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
1578           // is now a fall through...
1579           BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1580           Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
1581
1582           // Insert the call now...
1583           SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1584           CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1585                                           Args.begin(), Args.end(),
1586                                           II->getName(), BI);
1587           CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1588           CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1589           // If the invoke produced a value, the Call now does instead
1590           II->replaceAllUsesWith(CI);
1591           delete II;
1592           Changed = true;
1593         }
1594
1595       Preds.pop_back();
1596     }
1597
1598     // If this block is now dead, remove it.
1599     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1600       // We know there are no successors, so just nuke the block.
1601       M->getBasicBlockList().erase(BB);
1602       return true;
1603     }
1604
1605   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1606     if (isValueEqualityComparison(SI)) {
1607       // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1608       // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
1609       if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1610         if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
1611           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1612
1613       // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
1614       // away into any preds.
1615       if (SI == &BB->front())
1616         if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
1617           return SimplifyCFG(BB) || 1;
1618     }
1619   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1620     if (BI->isUnconditional()) {
1621       BasicBlock::iterator BBI = BB->getFirstNonPHI();
1622
1623       BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1624       if (BBI->isTerminator() &&  // Terminator is the only non-phi instruction!
1625           Succ != BB)             // Don't hurt infinite loops!
1626         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB, Succ))
1627           return 1;
1628       
1629     } else {  // Conditional branch
1630       if (isValueEqualityComparison(BI)) {
1631         // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
1632         // see if that predecessor totally determines the outcome of this
1633         // switch.
1634         if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
1635           if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
1636             return SimplifyCFG(BB) || 1;
1637
1638         // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
1639         BasicBlock::iterator I = BB->begin();
1640         if (&*I == BI ||
1641             (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition()) &&
1642              &*++I == BI))
1643           if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
1644             return SimplifyCFG(BB) | true;
1645       }
1646       
1647       // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
1648       // through this block if any PHI node entries are constants.
1649       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
1650         if (PN->getParent() == BI->getParent())
1651           if (FoldCondBranchOnPHI(BI))
1652             return SimplifyCFG(BB) | true;
1653
1654       // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
1655       // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
1656       // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1657       BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1658       BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1659       if (Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
1660         BasicBlock::iterator CondIt = Cond;
1661         if ((isa<CmpInst>(Cond) || isa<BinaryOperator>(Cond)) &&
1662             Cond->getParent() == BB && &BB->front() == Cond &&
1663             &*++CondIt == BI && Cond->hasOneUse() &&
1664             TrueDest != BB && FalseDest != BB)
1665           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI!=E; ++PI)
1666             if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1667               if (PBI->isConditional() && SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) {
1668                 BasicBlock *PredBlock = *PI;
1669                 if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest ||
1670                     PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
1671                   // Invert the predecessors condition test (xor it with true),
1672                   // which allows us to write this code once.
1673                   Value *NewCond =
1674                     BinaryOperator::CreateNot(PBI->getCondition(),
1675                                     PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1676                   PBI->setCondition(NewCond);
1677                   BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1678                   BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1679                   PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1680                   PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1681                 }
1682
1683                 if ((PBI->getSuccessor(0) == TrueDest && FalseDest != BB) ||
1684                     (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest && TrueDest != BB)) {
1685                   // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1686                   // two conditions together.
1687                   Instruction *New = Cond->clone();
1688                   PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1689                   New->takeName(Cond);
1690                   Cond->setName(New->getName()+".old");
1691                   Instruction::BinaryOps Opcode =
1692                     PBI->getSuccessor(0) == TrueDest ?
1693                     Instruction::Or : Instruction::And;
1694                   Value *NewCond =
1695                     BinaryOperator::Create(Opcode, PBI->getCondition(),
1696                                            New, "bothcond", PBI);
1697                   PBI->setCondition(NewCond);
1698                   if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1699                     AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1700                     PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1701                   }
1702                   if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1703                     AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1704                     PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1705                   }
1706                   return SimplifyCFG(BB) | 1;
1707                 }
1708               }
1709       }
1710
1711       // Scan predessor blocks for conditional branches.
1712       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1713         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
1714           if (PBI != BI && PBI->isConditional()) {
1715               
1716             // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1717             // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1718             // this conditional branch redundant.
1719             if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1720                 PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1721               // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1722               // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1723               if (BB->getSinglePredecessor()) {
1724                 // Turn this into a branch on constant.
1725                 bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1726                 BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, CondIsTrue));
1727                 return SimplifyCFG(BB);  // Nuke the branch on constant.
1728               }
1729               
1730               // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI 
1731               // that merges in the constant and simplify the block result.
1732               if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1733                 PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::Int1Ty,
1734                                                  BI->getCondition()->getName()
1735                                                  + ".pr", BB->begin());
1736                 for (PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
1737                   if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator())) &&
1738                       PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1739                       PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1740                       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1741                     bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1742                     NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
1743                                                         CondIsTrue), *PI);
1744                   } else {
1745                     NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), *PI);
1746                   }
1747                 
1748                 BI->setCondition(NewPN);
1749                 // This will thread the branch.
1750                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1751               }
1752             }
1753             
1754             // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1755             // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1756             // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1757             if (&BB->front() == BI) {
1758               int PBIOp, BIOp;
1759               if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
1760                 PBIOp = BIOp = 0;
1761               } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
1762                 PBIOp = 0; BIOp = 1;
1763               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
1764                 PBIOp = 1; BIOp = 0;
1765               } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
1766                 PBIOp = BIOp = 1;
1767               } else {
1768                 PBIOp = BIOp = -1;
1769               }
1770               
1771               // Check to make sure that the other destination of this branch
1772               // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1773               // keep getting unwound.
1774               if (PBIOp != -1 && PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1775                 PBIOp = BIOp = -1;
1776               
1777               // Do not perform this transformation if it would require 
1778               // insertion of a large number of select instructions. For targets
1779               // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1780               if (PBIOp != -1) {
1781                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1782            
1783                 unsigned NumPhis = 0;
1784                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1785                      isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
1786                   if (NumPhis > 2) {
1787                     // Disable this xform.
1788                     PBIOp = -1;
1789                     break;
1790                   }
1791                 }
1792               }
1793
1794               // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1795               if (PBIOp != -1) {
1796                 BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1797                 BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1798
1799                 // If OtherDest *is* BB, then this is a basic block with just
1800                 // a conditional branch in it, where one edge (OtherDesg) goes
1801                 // back to the block.  We know that the program doesn't get
1802                 // stuck in the infinite loop, so the condition must be such
1803                 // that OtherDest isn't branched through. Forward to CommonDest,
1804                 // and avoid an infinite loop at optimizer time.
1805                 if (OtherDest == BB)
1806                   OtherDest = CommonDest;
1807                 
1808                 DOUT << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1809                      << "AND: " << *BI->getParent();
1810                                 
1811                 // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1812                 // it alone, but modify PBI.
1813                 
1814                 // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1815                 Value *PBICond = PBI->getCondition();
1816                 if (PBIOp)
1817                   PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1818                                                       PBICond->getName()+".not",
1819                                                       PBI);
1820                 Value *BICond = BI->getCondition();
1821                 if (BIOp)
1822                   BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1823                                                      BICond->getName()+".not",
1824                                                      PBI);
1825                 // Merge the conditions.
1826                 Value *Cond =
1827                   BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1828                 
1829                 // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1830                 PBI->setCondition(Cond);
1831                 PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1832                 PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1833
1834                 // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1835                 // block that are identical to the entries for BI's block.
1836                 PHINode *PN;
1837                 for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1838                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1839                   Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1840                   PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1841                 }
1842                 
1843                 // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1844                 // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1845                 // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1846                 // them agree.
1847                 for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1848                      (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1849                   Value * BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1850                   unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1851                   Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1852                   if (BIV != PBIV) {
1853                     // Insert a select in PBI to pick the right value.
1854                     Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1855                                                    PBIV->getName()+".mux", PBI);
1856                     PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1857                   }
1858                 }
1859
1860                 DOUT << "INTO: " << *PBI->getParent();
1861
1862                 // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1863                 // one fewer predecessor.
1864                 return SimplifyCFG(BB) | true;
1865               }
1866             }
1867           }
1868     }
1869   } else if (isa<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
1870     // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
1871     // be removed, do so.
1872     Instruction *Unreachable = BB->getTerminator();
1873     while (Unreachable != BB->begin()) {
1874       BasicBlock::iterator BBI = Unreachable;
1875       --BBI;
1876       if (isa<CallInst>(BBI)) break;
1877       // Delete this instruction
1878       BB->getInstList().erase(BBI);
1879       Changed = true;
1880     }
1881
1882     // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
1883     // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
1884     if (&BB->front() == Unreachable) {
1885       SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1886       for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1887         TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
1888
1889         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1890           if (BI->isUnconditional()) {
1891             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1892               new UnreachableInst(TI);
1893               TI->eraseFromParent();
1894               Changed = true;
1895             }
1896           } else {
1897             if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
1898               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
1899               BI->eraseFromParent();
1900             } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
1901               BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
1902               BI->eraseFromParent();
1903               Changed = true;
1904             }
1905           }
1906         } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1907           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1908             if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
1909               BB->removePredecessor(SI->getParent());
1910               SI->removeCase(i);
1911               --i; --e;
1912               Changed = true;
1913             }
1914           // If the default value is unreachable, figure out the most popular
1915           // destination and make it the default.
1916           if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
1917             std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
1918             for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1919               Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
1920
1921             // Find the most popular block.
1922             unsigned MaxPop = 0;
1923             BasicBlock *MaxBlock = 0;
1924             for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
1925                    I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
1926               if (I->second > MaxPop) {
1927                 MaxPop = I->second;
1928                 MaxBlock = I->first;
1929               }
1930             }
1931             if (MaxBlock) {
1932               // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
1933               // edges to it.
1934               SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
1935               Changed = true;
1936
1937               // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
1938               // it.
1939               if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
1940                 for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
1941                   MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
1942
1943               for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
1944                 if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
1945                   SI->removeCase(i);
1946                   --i; --e;
1947                 }
1948             }
1949           }
1950         } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
1951           if (II->getUnwindDest() == BB) {
1952             // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
1953             // place to note that the call does not throw though.
1954             BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
1955             II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
1956
1957             // Insert the call now...
1958             SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
1959             CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
1960                                             Args.begin(), Args.end(),
1961                                             II->getName(), BI);
1962             CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
1963             CI->setParamAttrs(II->getParamAttrs());
1964             // If the invoke produced a value, the Call does now instead.
1965             II->replaceAllUsesWith(CI);
1966             delete II;
1967             Changed = true;
1968           }
1969         }
1970       }
1971
1972       // If this block is now dead, remove it.
1973       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
1974         // We know there are no successors, so just nuke the block.
1975         M->getBasicBlockList().erase(BB);
1976         return true;
1977       }
1978     }
1979   }
1980
1981   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
1982   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
1983   // if there are no PHI nodes.
1984   //
1985   pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
1986   BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
1987   for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
1988     if (*PI != OnlyPred) {
1989       OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
1990       break;
1991     }
1992
1993   BasicBlock *OnlySucc = 0;
1994   if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
1995       OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
1996     // Check to see if there is only one distinct successor...
1997     succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
1998     OnlySucc = BB;
1999     for (; SI != SE; ++SI)
2000       if (*SI != OnlySucc) {
2001         OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
2002         break;
2003       }
2004   }
2005
2006   if (OnlySucc) {
2007     DOUT << "Merging: " << *BB << "into: " << *OnlyPred;
2008
2009     // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
2010     // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
2011     // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
2012     // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
2013     // OnlyPred to OnlySucc.
2014     //
2015     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
2016       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
2017       BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node.
2018     }
2019
2020     // Delete the unconditional branch from the predecessor.
2021     OnlyPred->getInstList().pop_back();
2022
2023     // Move all definitions in the successor to the predecessor.
2024     OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
2025
2026     // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
2027     // source.
2028     BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
2029
2030     // Inherit predecessors name if it exists.
2031     if (!OnlyPred->hasName())
2032       OnlyPred->takeName(BB);
2033     
2034     // Erase basic block from the function.
2035     M->getBasicBlockList().erase(BB);
2036
2037     return true;
2038   }
2039
2040   // Otherwise, if this block only has a single predecessor, and if that block
2041   // is a conditional branch, see if we can hoist any code from this block up
2042   // into our predecessor.
2043   if (OnlyPred)
2044     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(OnlyPred->getTerminator()))
2045       if (BI->isConditional()) {
2046         // Get the other block.
2047         BasicBlock *OtherBB = BI->getSuccessor(BI->getSuccessor(0) == BB);
2048         PI = pred_begin(OtherBB);
2049         ++PI;
2050         if (PI == pred_end(OtherBB)) {
2051           // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2052           // from the condbr.  We know that the condbr dominates the two blocks,
2053           // so see if there is any identical code in the "then" and "else"
2054           // blocks.  If so, we can hoist it up to the branching block.
2055           Changed |= HoistThenElseCodeToIf(BI);
2056         } else {
2057           OnlySucc = NULL;
2058           for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
2059                SI != SE; ++SI) {
2060             if (!OnlySucc)
2061               OnlySucc = *SI;
2062             else if (*SI != OnlySucc) {
2063               OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
2064               break;
2065             }
2066           }
2067
2068           if (OnlySucc == OtherBB) {
2069             // If BB's only successor is the other successor of the predecessor,
2070             // i.e. a triangle, see if we can hoist any code from this block up
2071             // to the "if" block.
2072             Changed |= SpeculativelyExecuteBB(BI, BB);
2073           }
2074         }
2075       }
2076
2077   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2078     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2079       // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2080       if (BI->isConditional() && isa<Instruction>(BI->getCondition())) {
2081         Instruction *Cond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
2082         // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2083         // 'setne's and'ed together, collect them.
2084         Value *CompVal = 0;
2085         std::vector<ConstantInt*> Values;
2086         bool TrueWhenEqual = GatherValueComparisons(Cond, CompVal, Values);
2087         if (CompVal && CompVal->getType()->isInteger()) {
2088           // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2089           // instruction can't handle, remove them now.
2090           std::sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntOrdering());
2091           Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2092
2093           // Figure out which block is which destination.
2094           BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2095           BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2096           if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2097
2098           // Create the new switch instruction now.
2099           SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB,
2100                                                Values.size(), BI);
2101
2102           // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2103           for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2104             New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2105
2106           // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2107           // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2108           // the number of edges added.
2109           for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2110                isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2111             PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2112             Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(*PI);
2113             for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2114               PN->addIncoming(InVal, *PI);
2115           }
2116
2117           // Erase the old branch instruction.
2118           (*PI)->getInstList().erase(BI);
2119
2120           // Erase the potentially condition tree that was used to computed the
2121           // branch condition.
2122           ErasePossiblyDeadInstructionTree(Cond);
2123           return true;
2124         }
2125       }
2126
2127   return Changed;
2128 }