Two case switch to select optimization
[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 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <map>
50 #include <set>
51 using namespace llvm;
52 using namespace PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
55
56 static cl::opt<unsigned>
57 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
58    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
59
60 static cl::opt<bool>
61 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
62        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
66        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
67
68 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
69     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
70     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
71
72 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
73 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
74 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
75 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
76 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
77
78 namespace {
79   // The first field contains the value that the switch produces when a certain
80   // case group is selected, and the second field is a vector containing the cases
81   // composing the case group.
82   typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
83     SwitchCaseResultVectorTy;
84   // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
85   // and the second field contains the value generated for a certain case in the switch
86   // for that PHI.
87   typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
88
89   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
90   struct ValueEqualityComparisonCase {
91     ConstantInt *Value;
92     BasicBlock *Dest;
93
94     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
95       : Value(Value), Dest(Dest) {}
96
97     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
98       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
99       return Value < RHS.Value;
100     }
101
102     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
103   };
104
105 class SimplifyCFGOpt {
106   const TargetTransformInfo &TTI;
107   unsigned BonusInstThreshold;
108   const DataLayout *const DL;
109   AssumptionTracker *AT;
110   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
111   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
112                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
113   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
114                                                      BasicBlock *Pred,
115                                                      IRBuilder<> &Builder);
116   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
117                                            IRBuilder<> &Builder);
118
119   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
120   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
121   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
122   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
123   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
124   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
125   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
126
127 public:
128   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
129                  const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT)
130       : TTI(TTI), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), DL(DL), AT(AT) {}
131   bool run(BasicBlock *BB);
132 };
133 }
134
135 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
136 /// terminator instructions together.
137 ///
138 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
139   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
140
141   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
142   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
143   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
144   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
145   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
146   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
147
148   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
149     if (SI1Succs.count(*I))
150       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
151            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
152         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
153         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
154             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
155           return false;
156       }
157
158   return true;
159 }
160
161 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
162 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
163 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
164 /// successors.
165 ///
166 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
167                                           BranchInst *SI2,
168                                           Instruction *Cond,
169                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
170   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
171   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
172
173   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
174   // common successors:
175   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
176   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
177   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
178   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
179   if (!Ci2) return false;
180   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
181         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
182       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
183         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
184     return false;
185
186   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
187   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
188   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
189   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
190     if (SI1Succs.count(*I))
191       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
192            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
193         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
194         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
195             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
196           return false;
197         PhiNodes.push_back(PN);
198       }
199   return true;
200 }
201
202 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
203 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
204 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
205 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
206 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
207                                   BasicBlock *ExistPred) {
208   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
209
210   PHINode *PN;
211   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
212        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
213     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
214 }
215
216 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
217 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
218 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
219 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I, const DataLayout *DL) {
220   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
221          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
222   switch (Operator::getOpcode(I)) {
223   default:
224     // In doubt, be conservative.
225     return UINT_MAX;
226   case Instruction::GetElementPtr:
227     // GEPs are cheap if all indices are constant.
228     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
229       return UINT_MAX;
230     return 1;
231   case Instruction::ExtractValue:
232   case Instruction::Load:
233   case Instruction::Add:
234   case Instruction::Sub:
235   case Instruction::And:
236   case Instruction::Or:
237   case Instruction::Xor:
238   case Instruction::Shl:
239   case Instruction::LShr:
240   case Instruction::AShr:
241   case Instruction::ICmp:
242   case Instruction::Trunc:
243   case Instruction::ZExt:
244   case Instruction::SExt:
245   case Instruction::BitCast:
246   case Instruction::ExtractElement:
247   case Instruction::InsertElement:
248     return 1; // These are all cheap.
249
250   case Instruction::Call:
251   case Instruction::Select:
252     return 2;
253   }
254 }
255
256 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
257 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
258 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
259 /// which works well enough for us.
260 ///
261 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
262 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
263 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
264 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
265 /// set and true is returned.
266 ///
267 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
268 /// Select whose cost is 2.
269 ///
270 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
271 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
272 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
273 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
274                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
275                                 unsigned &CostRemaining,
276                                 const DataLayout *DL) {
277   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
278   if (!I) {
279     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
280     // can be executed unconditionally.
281     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
282       if (C->canTrap())
283         return false;
284     return true;
285   }
286   BasicBlock *PBB = I->getParent();
287
288   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
289   // the bottom of this block.
290   if (PBB == BB) return false;
291
292   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
293   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
294   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
295   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
296   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
297     return true;
298
299   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
300   // instructions in the 'if region'.
301   if (!AggressiveInsts) return false;
302
303   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
304   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
305
306   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
307   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
308   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
309   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
310     return false;
311
312   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, DL);
313
314   if (Cost > CostRemaining)
315     return false;
316
317   CostRemaining -= Cost;
318
319   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
320   // not take us over the cost threshold.
321   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
322     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, DL))
323       return false;
324   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
325   AggressiveInsts->insert(I);
326   return true;
327 }
328
329 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
330 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
331 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *DL) {
332   // Normal constant int.
333   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
334   if (CI || !DL || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
335     return CI;
336
337   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
338   // ConstantInt if possible.
339   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
340
341   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
342   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
343     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
344
345   // IntToPtr const int.
346   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
347     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
348       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
349         // The constant is very likely to have the right type already.
350         if (CI->getType() == PtrTy)
351           return CI;
352         else
353           return cast<ConstantInt>
354             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
355       }
356   return nullptr;
357 }
358
359 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
360 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
361 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
362 /// Values vector.
363 static Value *
364 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
365                        const DataLayout *DL, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
366   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
367   if (!I) return nullptr;
368
369   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
370   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
371     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)) {
372       Value *RHSVal;
373       ConstantInt *RHSC;
374
375       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
376         // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
377         // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
378         if (match(ICI->getOperand(0),
379                   m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
380           APInt Not = ~RHSC->getValue();
381           if (Not.isPowerOf2()) {
382             Vals.push_back(C);
383             Vals.push_back(
384                 ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() | Not));
385             UsedICmps++;
386             return RHSVal;
387           }
388         }
389
390         UsedICmps++;
391         Vals.push_back(C);
392         return I->getOperand(0);
393       }
394
395       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
396       // the set.
397       ConstantRange Span =
398         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
399
400       // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
401       // compare idiom as emitted by instcombine.
402       bool hasAdd =
403           match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)));
404       if (hasAdd)
405         Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
406
407       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
408       // x != 0 && x != 1.
409       if (!isEQ)
410         Span = Span.inverse();
411
412       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
413       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
414         return nullptr;
415
416       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
417         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
418       UsedICmps++;
419       return hasAdd ? RHSVal : I->getOperand(0);
420     }
421     return nullptr;
422   }
423
424   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
425   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
426     return nullptr;
427
428   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
429   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
430   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, DL,
431                                           isEQ, UsedICmps)) {
432     unsigned NumVals = Vals.size();
433     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
434     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
435                                             isEQ, UsedICmps)) {
436       if (LHS == RHS)
437         return LHS;
438       Vals.resize(NumVals);
439       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
440     }
441
442     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
443     // set it and return success.
444     if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(1)) {
445       Extra = I->getOperand(1);
446       return LHS;
447     }
448
449     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
450     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
451     return nullptr;
452   }
453
454   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
455   // use LHS as Extra.
456   if (Extra == nullptr || Extra == I->getOperand(0)) {
457     Value *OldExtra = Extra;
458     Extra = I->getOperand(0);
459     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, DL,
460                                             isEQ, UsedICmps))
461       return RHS;
462     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
463     Extra = OldExtra;
464   }
465
466   return nullptr;
467 }
468
469 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
470   Instruction *Cond = nullptr;
471   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
472     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
473   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
474     if (BI->isConditional())
475       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
476   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
477     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
478   }
479
480   TI->eraseFromParent();
481   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
482 }
483
484 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
485 /// to see if a value is equal to constant integer value.
486 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
487   Value *CV = nullptr;
488   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
489     // Do not permit merging of large switch instructions into their
490     // predecessors unless there is only one predecessor.
491     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
492                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
493       CV = SI->getCondition();
494   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
495     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
496       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
497         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
498           CV = ICI->getOperand(0);
499
500   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
501   if (DL && CV) {
502     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
503       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
504       if (PTII->getType() == DL->getIntPtrType(Ptr->getType()))
505         CV = Ptr;
506     }
507   }
508   return CV;
509 }
510
511 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
512 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
513 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
514 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
515                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
516                                                                        &Cases) {
517   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
518     Cases.reserve(SI->getNumCases());
519     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
520       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
521                                                   i.getCaseSuccessor()));
522     return SI->getDefaultDest();
523   }
524
525   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
526   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
527   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
528   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
529                                                              DL),
530                                               Succ));
531   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
532 }
533
534
535 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
536 /// in the list that match the specified block.
537 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
538                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
539   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
540 }
541
542 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
543 /// well.
544 static bool
545 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
546               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
547   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
548
549   // Make V1 be smaller than V2.
550   if (V1->size() > V2->size())
551     std::swap(V1, V2);
552
553   if (V1->size() == 0) return false;
554   if (V1->size() == 1) {
555     // Just scan V2.
556     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
557     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
558       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
559         return true;
560   }
561
562   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
563   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
564   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
565   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
566   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
567     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
568       return true;
569     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
570       ++i1;
571     else
572       ++i2;
573   }
574   return false;
575 }
576
577 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
578 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
579 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
580 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
581 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
582 /// form of jump threading.
583 bool SimplifyCFGOpt::
584 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
585                                               BasicBlock *Pred,
586                                               IRBuilder<> &Builder) {
587   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
588   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
589
590   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
591   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
592   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
593
594   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
595   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
596
597   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
598   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
599   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
600                                                         PredCases);
601   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
602
603   // Find information about how control leaves this block.
604   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
605   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
606   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
607
608   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
609   // simplify TI based on this knowledge.
610   if (PredDef == TI->getParent()) {
611     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
612     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
613     // can simplify TI.
614     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
615       return false;
616
617     if (isa<BranchInst>(TI)) {
618       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
619       // uncond br.
620       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
621       // Insert the new branch.
622       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
623       (void) NI;
624
625       // Remove PHI node entries for the dead edge.
626       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
627
628       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
629            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
630
631       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
632       return true;
633     }
634
635     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
636     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
637     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
638     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
639       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
640
641     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
642                  << "Through successor TI: " << *TI);
643
644     // Collect branch weights into a vector.
645     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
646     MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
647     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
648     if (HasWeight)
649       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
650            ++MD_i) {
651         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
652         assert(CI);
653         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
654       }
655     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
656       --i;
657       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
658         if (HasWeight) {
659           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
660           Weights.pop_back();
661         }
662         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
663         SI->removeCase(i);
664       }
665     }
666     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
667       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
668                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
669                       createBranchWeights(Weights));
670
671     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
672     return true;
673   }
674
675   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
676   // which value (or set of values) this is.
677   ConstantInt *TIV = nullptr;
678   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
679   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
680     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
681       if (TIV)
682         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
683       TIV = PredCases[i].Value;
684     }
685   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
686
687   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
688   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
689   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
690   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
691     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
692       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
693       break;
694     }
695
696   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
697   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
698
699   // Remove PHI node entries for dead edges.
700   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
701   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
702     if (*SI != CheckEdge)
703       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
704     else
705       CheckEdge = nullptr;
706
707   // Insert the new branch.
708   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
709   (void) NI;
710
711   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
712             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
713
714   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
715   return true;
716 }
717
718 namespace {
719   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
720   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
721   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
722   struct ConstantIntOrdering {
723     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
724       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
725     }
726   };
727 }
728
729 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
730                                     ConstantInt *const *P2) {
731   const ConstantInt *LHS = *P1;
732   const ConstantInt *RHS = *P2;
733   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
734     return 1;
735   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
736     return 0;
737   return -1;
738 }
739
740 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
741   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
742   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
743     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
744       return MDS->getString().equals("branch_weights");
745
746   return false;
747 }
748
749 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
750 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
751 /// metadata.
752 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
753                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
754   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
755   assert(MD);
756   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
757     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
758     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
759   }
760
761   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
762   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
763   // default weight to be the first entry.
764   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
765     assert(Weights.size() == 2);
766     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
767     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
768       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
769   }
770 }
771
772 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
773 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
774   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
775   if (Max > UINT_MAX) {
776     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
777     for (uint64_t &I : Weights)
778       I >>= Offset;
779   }
780 }
781
782 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
783 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
784 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
785 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
786 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
787                                                          IRBuilder<> &Builder) {
788   BasicBlock *BB = TI->getParent();
789   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
790   assert(CV && "Not a comparison?");
791   bool Changed = false;
792
793   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
794   while (!Preds.empty()) {
795     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
796
797     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
798     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
799     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
800
801     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
802       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
803       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
804       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
805
806       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
807       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
808
809       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
810       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
811       // build.
812       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
813
814       // Update the branch weight metadata along the way
815       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
816       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
817       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
818
819       if (PredHasWeights) {
820         GetBranchWeights(PTI, Weights);
821         // branch-weight metadata is inconsistent here.
822         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
823           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
824       } else if (SuccHasWeights)
825         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
826         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
827         // successor's weights
828         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
829
830       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
831       if (SuccHasWeights) {
832         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
833         // branch-weight metadata is inconsistent here.
834         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
835           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
836       } else if (PredHasWeights)
837         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
838
839       if (PredDefault == BB) {
840         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
841         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
842         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
843         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
844           if (PredCases[i].Dest != BB)
845             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
846           else {
847             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
848             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
849
850             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
851               // Increase weight for the default case.
852               Weights[0] += Weights[i+1];
853               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
854               Weights.pop_back();
855             }
856
857             PredCases.pop_back();
858             --i; --e;
859           }
860
861         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
862         if (PredDefault != BBDefault) {
863           PredDefault->removePredecessor(Pred);
864           PredDefault = BBDefault;
865           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
866         }
867
868         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
869         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
870         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
871           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
872               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
873             PredCases.push_back(BBCases[i]);
874             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
875             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
876               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
877               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
878               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
879               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
880               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
881             }
882           }
883
884         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
885           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
886           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
887           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
888             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
889           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
890           Weights[0] *= SuccWeights[0];
891         }
892       } else {
893         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
894         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
895         // activated.
896         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
897         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
898         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
899           if (PredCases[i].Dest == BB) {
900             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
901
902             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
903               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
904               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
905               Weights.pop_back();
906             }
907
908             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
909             PredCases.pop_back();
910             --i; --e;
911           }
912
913         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
914         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
915         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
916           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
917             // If this is one we are capable of getting...
918             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
919               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
920             PredCases.push_back(BBCases[i]);
921             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
922             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
923           }
924
925         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
926         // they must go to the default destination of TI.
927         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
928                                     PTIHandled.begin(),
929                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
930           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
931             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
932           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
933           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
934         }
935       }
936
937       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
938       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
939       // successors.
940       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
941         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
942
943       Builder.SetInsertPoint(PTI);
944       // Convert pointer to int before we switch.
945       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
946         assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
947         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL->getIntPtrType(CV->getType()),
948                                     "magicptr");
949       }
950
951       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
952       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
953                                                PredCases.size());
954       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
955       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
956         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
957
958       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
959         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
960         FitWeights(Weights);
961
962         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
963
964         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
965                            MDBuilder(BB->getContext()).
966                            createBranchWeights(MDWeights));
967       }
968
969       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
970
971       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
972       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
973       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
974       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
975       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
976         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
977           if (!InfLoopBlock) {
978             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
979             // or it won't matter if it's hot. :)
980             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
981                                               "infloop", BB->getParent());
982             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
983           }
984           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
985         }
986
987       Changed = true;
988     }
989   }
990   return Changed;
991 }
992
993 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
994 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
995 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
996 // to put the select in this case.
997 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
998                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
999   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1000     PHINode *PN;
1001     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1002          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1003       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1004       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1005       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1006         return false;
1007       }
1008     }
1009   }
1010   return true;
1011 }
1012
1013 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
1014 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
1015 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1016 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1017   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1018   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1019   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1020   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1021   // identical order.
1022   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1023   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1024
1025   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1026   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1027
1028   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1029   // Skip debug info if it is not identical.
1030   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1031   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1032   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1033     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1034       I1 = BB1_Itr++;
1035     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1036       I2 = BB2_Itr++;
1037   }
1038   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1039       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1040     return false;
1041
1042   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1043
1044   bool Changed = false;
1045   do {
1046     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1047     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1048     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1049       goto HoistTerminator;
1050
1051     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1052     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1053     // the now redundant second instruction.
1054     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1055     if (!I2->use_empty())
1056       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1057     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1058     unsigned KnownIDs[] = {
1059       LLVMContext::MD_tbaa,
1060       LLVMContext::MD_range,
1061       LLVMContext::MD_fpmath,
1062       LLVMContext::MD_invariant_load
1063     };
1064     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1065     I2->eraseFromParent();
1066     Changed = true;
1067
1068     I1 = BB1_Itr++;
1069     I2 = BB2_Itr++;
1070     // Skip debug info if it is not identical.
1071     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1072     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1073     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1074       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1075         I1 = BB1_Itr++;
1076       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1077         I2 = BB2_Itr++;
1078     }
1079   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1080
1081   return true;
1082
1083 HoistTerminator:
1084   // It may not be possible to hoist an invoke.
1085   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1086     return Changed;
1087
1088   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1089     PHINode *PN;
1090     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1091          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1092       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1093       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1094       if (BB1V == BB2V)
1095         continue;
1096
1097       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V, DL))
1098         return Changed;
1099       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V, DL))
1100         return Changed;
1101     }
1102   }
1103
1104   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1105   Instruction *NT = I1->clone();
1106   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1107   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1108     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1109     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1110     NT->takeName(I1);
1111   }
1112
1113   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1114   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1115   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1116   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1117   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1118   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1119   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1120     PHINode *PN;
1121     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1122          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1123       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1124       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1125       if (BB1V == BB2V) continue;
1126
1127       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1128       // that determines the right value.
1129       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1130       if (!SI)
1131         SI = cast<SelectInst>
1132           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1133                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1134
1135       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1136       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1137         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1138           PN->setIncomingValue(i, SI);
1139     }
1140   }
1141
1142   // Update any PHI nodes in our new successors.
1143   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1144     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1145
1146   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1147   return true;
1148 }
1149
1150 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1151 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1152 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1153 /// in the two predecessors to BBEnd.
1154 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1155   assert(BI1->isUnconditional());
1156   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1157   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1158
1159   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1160   // an unconditional branch.
1161   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1162   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1163   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1164     return false;
1165   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1166   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1167     return false;
1168   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1169   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1170   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1171     return false;
1172
1173   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1174   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1175   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1176   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1177        I != E; ++I) {
1178     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1179       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1180       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1181       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1182     } else {
1183       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1184       break;
1185     }
1186   }
1187   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1188     return false;
1189
1190
1191   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1192   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1193   // instructions in an identical order.
1194   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1195       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1196       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1197   // Skip debug info.
1198   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1199   if (RI1 == RE1)
1200     return false;
1201   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1202   if (RI2 == RE2)
1203     return false;
1204   // Skip the unconditional branches.
1205   ++RI1;
1206   ++RI2;
1207
1208   bool Changed = false;
1209   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1210     // Skip debug info.
1211     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1212     if (RI1 == RE1)
1213       return Changed;
1214     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1215     if (RI2 == RE2)
1216       return Changed;
1217
1218     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1219     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1220     // perform the same operation.
1221     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1222     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1223         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1224         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1225         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1226         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1227         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1228         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1229         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1230         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1231       return Changed;
1232
1233     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1234     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1235     bool SwapOpnds = false;
1236     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1237         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1238         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1239         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1240          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1241       ICmp2->swapOperands();
1242       SwapOpnds = true;
1243     }
1244     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1245       if (SwapOpnds)
1246         ICmp2->swapOperands();
1247       return Changed;
1248     }
1249
1250     // The operands should be either the same or they need to be generated
1251     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1252     // a single pair of different operands.
1253     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1254     unsigned Op1Idx = 0;
1255     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1256       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1257         continue;
1258       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1259       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1260       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1261       if (DifferentOp1 ||
1262           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1263           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1264           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1265           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1266         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1267         if (SwapOpnds)
1268           ICmp2->swapOperands();
1269         return Changed;
1270       }
1271       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1272       Op1Idx = I;
1273       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1274     }
1275
1276     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1277     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1278     if (DifferentOp1) {
1279       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1280                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1281                                        BBEnd->begin());
1282       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1283       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1284       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1285       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1286       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1287       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1288     }
1289     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1290     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1291
1292     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1293     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1294     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1295     // instruction in the basic block down.
1296     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1297     // Sink the instruction.
1298     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1299     if (!OldPN->use_empty())
1300       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1301     OldPN->eraseFromParent();
1302
1303     if (!I2->use_empty())
1304       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1305     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1306     I2->eraseFromParent();
1307
1308     if (UpdateRE1)
1309       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1310     if (UpdateRE2)
1311       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1312     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1313     NumSinkCommons++;
1314     Changed = true;
1315   }
1316   return Changed;
1317 }
1318
1319 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1320 /// conditional block.
1321 ///
1322 /// We are looking for code like the following:
1323 ///   BrBB:
1324 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1325 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1326 ///     ... // function).
1327 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1328 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1329 ///   ThenBB:
1330 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1331 ///     br label EndBB
1332 ///   EndBB:
1333 ///     ...
1334 ///   We are going to transform this into:
1335 ///   BrBB:
1336 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1337 ///     ... //
1338 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1339 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1340 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1341 ///     ...
1342 ///
1343 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1344 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1345 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1346                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1347   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1348   if (!StoreToHoist)
1349     return nullptr;
1350
1351   // Volatile or atomic.
1352   if (!StoreToHoist->isSimple())
1353     return nullptr;
1354
1355   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1356
1357   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1358   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1359   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1360        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1361     Instruction *CurI = &*RI;
1362
1363     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1364     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1365       return nullptr;
1366
1367     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1368     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1369     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1370       // Found the previous store, return its value operand.
1371       return SI->getValueOperand();
1372     else if (SI)
1373       return nullptr; // Unknown store.
1374   }
1375
1376   return nullptr;
1377 }
1378
1379 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1380 ///
1381 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1382 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1383 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1384 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1385 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1386 ///
1387 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1388 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1389 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1390 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1391 ///
1392 ///
1393 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1394 /// \code
1395 ///   BB:
1396 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1397 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1398 ///   ThenBB:
1399 ///     %sub = sub %x, %y
1400 ///     br label BB2
1401 ///   EndBB:
1402 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1403 ///     ...
1404 /// \endcode
1405 ///
1406 /// Into this IR:
1407 /// \code
1408 ///   BB:
1409 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1410 ///     %sub = sub %x, %y
1411 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1412 ///     ...
1413 /// \endcode
1414 ///
1415 /// \returns true if the conditional block is removed.
1416 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1417                                    const DataLayout *DL) {
1418   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1419   Value *BrCond = BI->getCondition();
1420   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1421     return false;
1422
1423   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1424   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1425
1426   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1427   // to swap the select operands later.
1428   bool Invert = false;
1429   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1430     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1431     Invert = true;
1432   }
1433   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1434
1435   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1436   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1437   // - They are defined in BB, and
1438   // - They have no side effects, and
1439   // - All of their uses are in CondBB.
1440   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1441
1442   unsigned SpeculationCost = 0;
1443   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1444   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1445   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1446                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1447        BBI != BBE; ++BBI) {
1448     Instruction *I = BBI;
1449     // Skip debug info.
1450     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1451       continue;
1452
1453     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1454     // terminator) for now.
1455     ++SpeculationCost;
1456     if (SpeculationCost > 1)
1457       return false;
1458
1459     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1460     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
1461         !(HoistCondStores &&
1462           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1463                                                          EndBB))))
1464       return false;
1465     if (!SpeculatedStoreValue &&
1466         ComputeSpeculationCost(I, DL) > PHINodeFoldingThreshold)
1467       return false;
1468
1469     // Store the store speculation candidate.
1470     if (SpeculatedStoreValue)
1471       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1472
1473     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1474     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1475     // being sunk into the use block.
1476     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1477          i != e; ++i) {
1478       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1479       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1480           OpI->mayHaveSideEffects())
1481         continue; // Not a candidate for sinking.
1482
1483       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1484     }
1485   }
1486
1487   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1488   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1489   // and so iteration order isn't significant.
1490   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1491            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1492        I != E; ++I)
1493     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1494       ++SpeculationCost;
1495       if (SpeculationCost > 1)
1496         return false;
1497     }
1498
1499   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1500   bool HaveRewritablePHIs = false;
1501   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1502        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1503     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1504     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1505
1506     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1507     // Skip PHIs which are trivial.
1508     if (ThenV == OrigV)
1509       continue;
1510
1511     HaveRewritablePHIs = true;
1512     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1513     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1514     if (!OrigCE && !ThenCE)
1515       continue; // Known safe and cheap.
1516
1517     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE, DL)) ||
1518         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE, DL)))
1519       return false;
1520     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, DL) : 0;
1521     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, DL) : 0;
1522     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1523       return false;
1524
1525     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1526     // getting expanded into Instructions.
1527     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1528     // constant expression.
1529     ++SpeculationCost;
1530     if (SpeculationCost > 1)
1531       return false;
1532   }
1533
1534   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1535   // as well.
1536   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1537     return false;
1538
1539   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1540   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1541
1542   // Insert a select of the value of the speculated store.
1543   if (SpeculatedStoreValue) {
1544     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1545     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1546     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1547     if (Invert)
1548       std::swap(TrueV, FalseV);
1549     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1550                                     "." + FalseV->getName());
1551     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1552   }
1553
1554   // Hoist the instructions.
1555   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1556                            std::prev(ThenBB->end()));
1557
1558   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1559   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1560   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1561        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1562     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1563     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1564     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1565     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1566
1567     // Skip PHIs which are trivial.
1568     if (OrigV == ThenV)
1569       continue;
1570
1571     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1572     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1573     // destinations were inverted.
1574     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1575     if (Invert)
1576       std::swap(TrueV, FalseV);
1577     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1578                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1579     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1580     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1581   }
1582
1583   ++NumSpeculations;
1584   return true;
1585 }
1586
1587 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1588 /// attribute.
1589 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1590   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1591     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1592     if (!CI)
1593       continue;
1594     if (CI->cannotDuplicate())
1595       return true;
1596   }
1597   return false;
1598 }
1599
1600 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1601 /// across this block.
1602 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1603   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1604   unsigned Size = 0;
1605
1606   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1607     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1608       continue;
1609     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1610     ++Size;
1611
1612     // We can only support instructions that do not define values that are
1613     // live outside of the current basic block.
1614     for (User *U : BBI->users()) {
1615       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1616       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1617     }
1618
1619     // Looks ok, continue checking.
1620   }
1621
1622   return true;
1623 }
1624
1625 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1626 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1627 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1628 /// ultimate destination.
1629 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *DL) {
1630   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1631   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1632   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1633   // outside of the block.
1634   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1635     return false;
1636
1637   // Degenerate case of a single entry PHI.
1638   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1639     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1640     return true;
1641   }
1642
1643   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1644   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1645
1646   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1647
1648   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1649   // constants.
1650   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1651     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1652     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1653
1654     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1655     // branch to RealDest.
1656     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1657     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1658
1659     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1660     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1661     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1662
1663     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1664     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1665     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1666     // the edge we are about to create.
1667     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1668                                             RealDest->getName()+".critedge",
1669                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1670     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1671
1672     // Update PHI nodes.
1673     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1674
1675     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1676     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1677     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1678     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1679     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1680     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1681       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1682         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1683         continue;
1684       }
1685       // Clone the instruction.
1686       Instruction *N = BBI->clone();
1687       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1688
1689       // Update operands due to translation.
1690       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1691            i != e; ++i) {
1692         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1693         if (PI != TranslateMap.end())
1694           *i = PI->second;
1695       }
1696
1697       // Check for trivial simplification.
1698       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1699         TranslateMap[BBI] = V;
1700         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1701       } else {
1702         // Insert the new instruction into its new home.
1703         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1704         if (!BBI->use_empty())
1705           TranslateMap[BBI] = N;
1706       }
1707     }
1708
1709     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1710     // to EdgeBB instead.
1711     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1712     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1713       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1714         BB->removePredecessor(PredBB);
1715         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1716       }
1717
1718     // Recurse, simplifying any other constants.
1719     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1720   }
1721
1722   return false;
1723 }
1724
1725 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1726 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1727 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *DL) {
1728   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1729   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1730   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1731   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1732   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1733   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1734   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1735   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1736   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1737   if (!IfCond ||
1738       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1739       isa<ConstantInt>(IfCond))
1740     return false;
1741
1742   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1743   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1744   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1745   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1746   // fewer PHI nodes in this block.
1747   unsigned NumPhis = 0;
1748   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1749     if (NumPhis > 2)
1750       return false;
1751
1752   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1753   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1754   // that need to be moved to the dominating block.
1755   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1756   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1757            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1758
1759   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1760     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1761     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1762       PN->replaceAllUsesWith(V);
1763       PN->eraseFromParent();
1764       continue;
1765     }
1766
1767     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1768                              MaxCostVal0, DL) ||
1769         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1770                              MaxCostVal1, DL))
1771       return false;
1772   }
1773
1774   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1775   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1776   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1777   if (!PN) return true;
1778
1779   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1780   // often be turned into switches and other things.
1781   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1782       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1783        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1784        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1785     return false;
1786
1787   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1788   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1789   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1790   // worth promoting to select instructions.
1791   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1792   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1793   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1794   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1795     IfBlock1 = nullptr;
1796   } else {
1797     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1798     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1799       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1800         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1801         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1802         // flow, so the xform is not worth it.
1803         return false;
1804       }
1805   }
1806
1807   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1808     IfBlock2 = nullptr;
1809   } else {
1810     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1811     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1812       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1813         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1814         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1815         // flow, so the xform is not worth it.
1816         return false;
1817       }
1818   }
1819
1820   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1821                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1822
1823   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1824   // do all of the PHI's now.
1825   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1826   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1827
1828   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1829   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1830   if (IfBlock1)
1831     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1832                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1833                                    IfBlock1->getTerminator());
1834   if (IfBlock2)
1835     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1836                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1837                                    IfBlock2->getTerminator());
1838
1839   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1840     // Change the PHI node into a select instruction.
1841     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1842     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1843
1844     SelectInst *NV =
1845       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1846     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1847     NV->takeName(PN);
1848     PN->eraseFromParent();
1849   }
1850
1851   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1852   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1853   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1854   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1855   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1856   Builder.CreateBr(BB);
1857   OldTI->eraseFromParent();
1858   return true;
1859 }
1860
1861 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1862 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1863 /// introducing a select if the return values disagree.
1864 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1865                                            IRBuilder<> &Builder) {
1866   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1867   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1868   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1869   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1870   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1871
1872   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1873   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1874   // computation on one path or the other.
1875   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1876     return false;
1877   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1878     return false;
1879
1880   Builder.SetInsertPoint(BI);
1881   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1882   // there is no return value for this function, just change the
1883   // branch into a return.
1884   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1885     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1886     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1887     Builder.CreateRetVoid();
1888     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1889     return true;
1890   }
1891
1892   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1893   // so we can insert a new select instruction.
1894   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1895   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1896
1897   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1898   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1899     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1900       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1901   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1902     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1903       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1904
1905   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1906   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1907   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1908   // constant expression that prevents this transformation from being
1909   // safe.
1910   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1911     if (TCV->canTrap())
1912       return false;
1913   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1914     if (FCV->canTrap())
1915       return false;
1916
1917   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1918   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1919   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1920   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1921
1922   // Insert select instructions where needed.
1923   Value *BrCond = BI->getCondition();
1924   if (TrueValue) {
1925     // Insert a select if the results differ.
1926     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1927     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1928       TrueValue = FalseValue;
1929     } else {
1930       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1931                                        FalseValue, "retval");
1932     }
1933   }
1934
1935   Value *RI = !TrueValue ?
1936     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1937
1938   (void) RI;
1939
1940   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1941                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1942                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1943
1944   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1945
1946   return true;
1947 }
1948
1949 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1950 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1951 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1952 /// found.
1953 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1954                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
1955   assert(BI->isConditional() &&
1956          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1957   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1958   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1959   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1960   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1961   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1962   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
1963   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
1964   return true;
1965 }
1966
1967 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1968 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1969 ///
1970 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1971   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1972     return false;
1973   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1974     Instruction *PBI = &*I;
1975     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1976     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1977       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1978       Inst->eraseFromParent();
1979       return true;
1980     }
1981   }
1982   return false;
1983 }
1984
1985 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1986 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1987 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1988 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
1989                                   unsigned BonusInstThreshold) {
1990   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1991
1992   Instruction *Cond = nullptr;
1993   if (BI->isConditional())
1994     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1995   else {
1996     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
1997     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
1998     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
1999     // predecessor.
2000     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2001       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2002         if (PBI->isConditional() &&
2003             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2004              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2005           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2006                I != E; ) {
2007             Instruction *Curr = I++;
2008             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2009               Cond = Curr;
2010               break;
2011             }
2012             // Quit if we can't remove this instruction.
2013             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2014               return false;
2015           }
2016         }
2017
2018     if (!Cond)
2019       return false;
2020   }
2021
2022   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2023       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2024   return false;
2025
2026   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2027   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2028
2029   // Ignore dbg intrinsics.
2030   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2031
2032   if (&*CondIt != BI)
2033     return false;
2034
2035   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2036   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2037   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2038   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2039   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2040   unsigned NumBonusInsts = 0;
2041   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2042     // Ignore dbg intrinsics.
2043     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2044       continue;
2045     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
2046       return false;
2047     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2048     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2049     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2050       return false;
2051     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2052     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2053     // and Cond.
2054     ++NumBonusInsts;
2055     // Early exits once we reach the limit.
2056     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2057       return false;
2058   }
2059
2060   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2061   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2062   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2063     if (CE->canTrap())
2064       return false;
2065   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2066     if (CE->canTrap())
2067       return false;
2068
2069   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2070   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2071   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2072   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2073     return false;
2074
2075   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2076     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2077     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2078
2079     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2080     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2081     // blocks.
2082     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2083     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2084         (BI->isConditional() &&
2085          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2086         (!BI->isConditional() &&
2087          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2088       continue;
2089
2090     // Determine if the two branches share a common destination.
2091     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2092     bool InvertPredCond = false;
2093
2094     if (BI->isConditional()) {
2095       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2096         Opc = Instruction::Or;
2097       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2098         Opc = Instruction::And;
2099       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2100         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2101       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2102         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2103       else
2104         continue;
2105     } else {
2106       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2107         continue;
2108     }
2109
2110     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2111     IRBuilder<> Builder(PBI);
2112
2113     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2114     if (InvertPredCond) {
2115       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2116
2117       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2118         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2119         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2120       } else {
2121         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2122                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2123       }
2124
2125       PBI->setCondition(NewCond);
2126       PBI->swapSuccessors();
2127     }
2128
2129     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2130     // Note that there may be mutliple predecessor blocks, so we cannot move
2131     // bonus instructions to a predecessor block.
2132     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2133     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2134     // every instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2135     // instructions.
2136     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2137       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2138         continue;
2139       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2140       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2141                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2142       VMap[BonusInst] = NewBonusInst;
2143
2144       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2145       // its potential value. The previous information might have been valid
2146       // only given the branch precondition.
2147       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2148       // semantics we don't understand.
2149       NewBonusInst->dropUnknownMetadata(LLVMContext::MD_dbg);
2150
2151       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonusInst);
2152       NewBonusInst->takeName(BonusInst);
2153       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2154     }
2155
2156     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2157     // two conditions together.
2158     Instruction *New = Cond->clone();
2159     RemapInstruction(New, VMap,
2160                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2161     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2162     New->takeName(Cond);
2163     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2164
2165     if (BI->isConditional()) {
2166       Instruction *NewCond =
2167         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2168                                             New, "or.cond"));
2169       PBI->setCondition(NewCond);
2170
2171       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2172       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2173                                                   PredFalseWeight);
2174       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2175                                                   SuccFalseWeight);
2176       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2177
2178       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2179         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2180           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2181           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2182           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2183           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2184           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2185           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2186           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2187           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2188           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2189                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2190         }
2191         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2192         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2193       }
2194       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2195         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2196           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2197           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2198           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2199           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2200           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2201               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2202           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2203           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2204         }
2205         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2206         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2207       }
2208       if (NewWeights.size() == 2) {
2209         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2210         FitWeights(NewWeights);
2211
2212         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2213         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2214                          MDBuilder(BI->getContext()).
2215                          createBranchWeights(MDWeights));
2216       } else
2217         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2218     } else {
2219       // Update PHI nodes in the common successors.
2220       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2221         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2222           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2223         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2224         Instruction *MergedCond = nullptr;
2225         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2226           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2227           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2228           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2229           Instruction *NotCond =
2230             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2231                                 "not.cond"));
2232           MergedCond =
2233             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2234                                 NotCond, New,
2235                                 "and.cond"));
2236           if (PBI_C->isOne())
2237             MergedCond =
2238               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2239                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2240                                   "or.cond"));
2241         } else {
2242           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2243           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2244           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2245           MergedCond =
2246             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2247                                 PBI->getCondition(), New,
2248                                 "and.cond"));
2249           if (PBI_C->isOne()) {
2250             Instruction *NotCond =
2251               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2252                                   "not.cond"));
2253             MergedCond =
2254               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2255                                   NotCond, MergedCond,
2256                                   "or.cond"));
2257           }
2258         }
2259         // Update PHI Node.
2260         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2261                                   MergedCond);
2262       }
2263       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2264       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2265       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2266       PBI = New_PBI;
2267     }
2268
2269     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2270     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2271
2272     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2273     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2274       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2275         I->clone()->insertBefore(PBI);
2276
2277     return true;
2278   }
2279   return false;
2280 }
2281
2282 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2283 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2284 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2285 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2286 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2287   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2288   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2289
2290   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2291   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2292   // this conditional branch redundant.
2293   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2294       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2295     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2296     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2297     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2298       // Turn this into a branch on constant.
2299       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2300       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2301                                         CondIsTrue));
2302       return true;  // Nuke the branch on constant.
2303     }
2304
2305     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2306     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2307     // simplifycfg will thread the block.
2308     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2309       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2310       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2311                                        std::distance(PB, PE),
2312                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2313                                        BB->begin());
2314       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2315       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2316       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2317       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2318         BasicBlock *P = *PI;
2319         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2320             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2321             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2322             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2323           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2324           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2325                                               CondIsTrue), P);
2326         } else {
2327           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2328         }
2329       }
2330
2331       BI->setCondition(NewPN);
2332       return true;
2333     }
2334   }
2335
2336   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2337   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2338   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2339   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2340   // Ignore dbg intrinsics.
2341   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2342     ++BBI;
2343   if (&*BBI != BI)
2344     return false;
2345
2346
2347   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2348     if (CE->canTrap())
2349       return false;
2350
2351   int PBIOp, BIOp;
2352   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2353     PBIOp = BIOp = 0;
2354   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2355     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2356   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2357     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2358   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2359     PBIOp = BIOp = 1;
2360   else
2361     return false;
2362
2363   // Check to make sure that the other destination of this branch
2364   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2365   // keep getting unwound.
2366   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2367     return false;
2368
2369   // Do not perform this transformation if it would require
2370   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2371   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2372
2373   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2374   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2375   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2376
2377   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2378   unsigned NumPhis = 0;
2379   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2380        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2381     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2382       return false;
2383
2384     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2385     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2386     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2387       if (CE->canTrap())
2388         return false;
2389
2390     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2391     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2392     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2393       if (CE->canTrap())
2394         return false;
2395   }
2396
2397   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2398   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2399
2400   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2401                << "AND: " << *BI->getParent());
2402
2403
2404   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2405   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2406   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2407   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2408   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2409   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2410   // infinite loop with no cond branch.
2411   if (OtherDest == BB) {
2412     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2413     // or it won't matter if it's hot. :)
2414     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2415                                                   "infloop", BB->getParent());
2416     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2417     OtherDest = InfLoopBlock;
2418   }
2419
2420   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2421
2422   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2423   // it alone, but modify PBI.
2424
2425   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2426   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2427   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2428   if (PBIOp)
2429     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2430
2431   Value *BICond = BI->getCondition();
2432   if (BIOp)
2433     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2434
2435   // Merge the conditions.
2436   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2437
2438   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2439   PBI->setCondition(Cond);
2440   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2441   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2442
2443   // Update branch weight for PBI.
2444   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2445   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2446                                               PredFalseWeight);
2447   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2448                                               SuccFalseWeight);
2449   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2450     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2451     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2452     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2453     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2454     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2455     //                                    PredOther * SuccCommon.
2456     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2457     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2458     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2459                          PredOther * SuccCommon);
2460     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2461     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2462     FitWeights(NewWeights);
2463
2464     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2465     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2466                      MDBuilder(BI->getContext()).
2467                      createBranchWeights(MDWeights));
2468   }
2469
2470   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2471   // block that are identical to the entries for BI's block.
2472   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2473
2474   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2475   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2476   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2477   // them agree.
2478   PHINode *PN;
2479   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2480        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2481     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2482     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2483     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2484     if (BIV != PBIV) {
2485       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2486       Value *NV = cast<SelectInst>
2487         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2488       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2489     }
2490   }
2491
2492   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2493   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2494
2495   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2496   // one fewer predecessor.
2497   return true;
2498 }
2499
2500 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2501 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2502 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2503 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2504 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2505 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2506                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2507                                        uint32_t TrueWeight,
2508                                        uint32_t FalseWeight){
2509   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2510   // First, figure out which successors to preserve.
2511   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2512   // successor.
2513   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2514   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2515
2516   // Then remove the rest.
2517   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2518     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2519     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2520     if (Succ == KeepEdge1)
2521       KeepEdge1 = nullptr;
2522     else if (Succ == KeepEdge2)
2523       KeepEdge2 = nullptr;
2524     else
2525       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2526   }
2527
2528   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2529   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2530
2531   // Insert an appropriate new terminator.
2532   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2533     if (TrueBB == FalseBB)
2534       // We were only looking for one successor, and it was present.
2535       // Create an unconditional branch to it.
2536       Builder.CreateBr(TrueBB);
2537     else {
2538       // We found both of the successors we were looking for.
2539       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2540       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2541       if (TrueWeight != FalseWeight)
2542         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2543                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2544                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2545     }
2546   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2547     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2548     // terminator must be unreachable.
2549     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2550   } else {
2551     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2552     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2553     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2554     if (!KeepEdge1)
2555       // Only TrueBB was found.
2556       Builder.CreateBr(TrueBB);
2557     else
2558       // Only FalseBB was found.
2559       Builder.CreateBr(FalseBB);
2560   }
2561
2562   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2563   return true;
2564 }
2565
2566 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2567 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2568 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2569 // unconditional otherwise.
2570 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2571   // Check for constant integer values in the select.
2572   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2573   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2574   if (!TrueVal || !FalseVal)
2575     return false;
2576
2577   // Find the relevant condition and destinations.
2578   Value *Condition = Select->getCondition();
2579   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2580   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2581
2582   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2583   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2584   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2585   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2586   if (HasWeights) {
2587     GetBranchWeights(SI, Weights);
2588     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2589       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2590                                      getSuccessorIndex()];
2591       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2592                                       getSuccessorIndex()];
2593     }
2594   }
2595
2596   // Perform the actual simplification.
2597   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2598                                     TrueWeight, FalseWeight);
2599 }
2600
2601 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2602 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2603 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2604 // with
2605 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2606 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2607   // Check that both operands of the select are block addresses.
2608   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2609   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2610   if (!TBA || !FBA)
2611     return false;
2612
2613   // Extract the actual blocks.
2614   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2615   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2616
2617   // Perform the actual simplification.
2618   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2619                                     0, 0);
2620 }
2621
2622 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2623 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2624 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2625 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2626 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2627 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2628 /// like:
2629 ///
2630 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2631 /// DEFAULT:
2632 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2633 ///   br label %end
2634 /// end:
2635 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2636 ///
2637 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2638 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2639 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2640     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2641     unsigned BonusInstThreshold, const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
2642   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2643
2644   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2645   // complex.
2646   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2647
2648   Value *V = ICI->getOperand(0);
2649   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2650
2651   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2652   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2653   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2654   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2655   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2656
2657   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2658   if (SI->getCondition() != V)
2659     return false;
2660
2661   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2662   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2663   // away.
2664   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2665     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2666     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2667     ICI->setOperand(0, VVal);
2668
2669     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2670       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2671       ICI->eraseFromParent();
2672     }
2673     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2674     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2675   }
2676
2677   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2678   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2679   // and zap it.
2680   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2681     Value *V;
2682     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2683       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2684     else
2685       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2686
2687     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2688     ICI->eraseFromParent();
2689     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2690     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
2691   }
2692
2693   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2694   // the block.
2695   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2696   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2697   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2698       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2699     return false;
2700
2701   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2702   // true in the PHI.
2703   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2704   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2705
2706   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2707     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2708
2709   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2710   // false depending on if it is EQ or NE.
2711   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2712   ICI->eraseFromParent();
2713
2714   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2715   // the switch to the merge point on the compared value.
2716   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2717                                          BB->getParent(), BB);
2718   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2719   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2720   if (HasWeights) {
2721     GetBranchWeights(SI, Weights);
2722     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2723       // Split weight for default case to case for "Cst".
2724       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2725       Weights.push_back(Weights[0]);
2726
2727       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2728       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2729                       MDBuilder(SI->getContext()).
2730                       createBranchWeights(MDWeights));
2731     }
2732   }
2733   SI->addCase(Cst, NewBB);
2734
2735   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2736   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2737   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2738   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2739   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2740   return true;
2741 }
2742
2743 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2744 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2745 /// fold it into a switch instruction if so.
2746 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *DL,
2747                                       IRBuilder<> &Builder) {
2748   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2749   if (!Cond) return false;
2750
2751
2752   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2753   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2754   // 'setne's and'ed together, collect them.
2755   Value *CompVal = nullptr;
2756   std::vector<ConstantInt*> Values;
2757   bool TrueWhenEqual = true;
2758   Value *ExtraCase = nullptr;
2759   unsigned UsedICmps = 0;
2760
2761   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2762     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, true,
2763                                      UsedICmps);
2764   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2765     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, DL, false,
2766                                      UsedICmps);
2767     TrueWhenEqual = false;
2768   }
2769
2770   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2771   if (!CompVal) return false;
2772
2773   // Avoid turning single icmps into a switch.
2774   if (UsedICmps <= 1)
2775     return false;
2776
2777   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2778   // instruction can't handle, remove them now.
2779   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2780   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2781
2782   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2783   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2784   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2785
2786   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2787   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2788
2789   // Figure out which block is which destination.
2790   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2791   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2792   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2793
2794   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2795
2796   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2797                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2798
2799   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2800   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2801   // right before the condbr to handle it.
2802   if (ExtraCase) {
2803     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2804     // Remove the uncond branch added to the old block.
2805     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2806     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2807
2808     if (TrueWhenEqual)
2809       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2810     else
2811       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2812
2813     OldTI->eraseFromParent();
2814
2815     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2816     // for the edge we just added.
2817     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2818
2819     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2820           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2821     BB = NewBB;
2822   }
2823
2824   Builder.SetInsertPoint(BI);
2825   // Convert pointer to int before we switch.
2826   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2827     assert(DL && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2828     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2829                                      DL->getIntPtrType(CompVal->getType()),
2830                                      "magicptr");
2831   }
2832
2833   // Create the new switch instruction now.
2834   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2835
2836   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2837   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2838     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2839
2840   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2841   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2842   // the number of edges added.
2843   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2844        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2845     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2846     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2847     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2848       PN->addIncoming(InVal, BB);
2849   }
2850
2851   // Erase the old branch instruction.
2852   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2853
2854   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2855   return true;
2856 }
2857
2858 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2859   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2860   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2861   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2862   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2863   if (RI->getValue() != LPInst)
2864     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2865     // caused control to branch here.
2866     return false;
2867
2868   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2869   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2870   while (++I != E)
2871     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2872       return false;
2873
2874   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2875   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2876   bool Changed = false;
2877   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2878     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2879
2880     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2881       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2882       // the table.
2883       InvokeRequiresTableEntry = true;
2884       continue;
2885     }
2886
2887     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2888
2889     // Insert a call instruction before the invoke.
2890     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2891     Call->takeName(II);
2892     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2893     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2894     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2895
2896     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2897     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2898     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2899     // updated.
2900     II->replaceAllUsesWith(Call);
2901     BB->removePredecessor(II->getParent());
2902
2903     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2904     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2905
2906     // Finally, delete the invoke instruction!
2907     II->eraseFromParent();
2908     Changed = true;
2909   }
2910
2911   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2912     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2913     BB->eraseFromParent();
2914
2915   return Changed;
2916 }
2917
2918 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2919   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2920   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2921
2922   // Find predecessors that end with branches.
2923   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2924   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2925   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2926     BasicBlock *P = *PI;
2927     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2928     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2929       if (BI->isUnconditional())
2930         UncondBranchPreds.push_back(P);
2931       else
2932         CondBranchPreds.push_back(BI);
2933     }
2934   }
2935
2936   // If we found some, do the transformation!
2937   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2938     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2939       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2940       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2941             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2942       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2943     }
2944
2945     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2946     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2947       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2948       BB->eraseFromParent();
2949
2950     return true;
2951   }
2952
2953   // Check out all of the conditional branches going to this return
2954   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2955   // branch itself into a select/return pair.
2956   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2957     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2958
2959     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2960     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2961         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2962         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2963       return true;
2964   }
2965   return false;
2966 }
2967
2968 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2969   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2970
2971   bool Changed = false;
2972
2973   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2974   // be removed, do so.
2975   while (UI != BB->begin()) {
2976     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2977     --BBI;
2978     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2979     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2980     // operations may have this effect.
2981     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2982
2983     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2984       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2985         if (SI->isVolatile())
2986           break;
2987       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
2988         if (LI->isVolatile())
2989           break;
2990       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
2991         if (RMWI->isVolatile())
2992           break;
2993       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
2994         if (CXI->isVolatile())
2995           break;
2996       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
2997                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
2998         break;
2999       }
3000       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3001       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3002       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3003       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3004     }
3005
3006     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3007     if (!BBI->use_empty())
3008       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3009     BBI->eraseFromParent();
3010     Changed = true;
3011   }
3012
3013   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3014   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3015   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3016
3017   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3018   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3019     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3020     IRBuilder<> Builder(TI);
3021     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3022       if (BI->isUnconditional()) {
3023         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3024           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3025           TI->eraseFromParent();
3026           Changed = true;
3027         }
3028       } else {
3029         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3030           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3031           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3032         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3033           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3034           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3035           Changed = true;
3036         }
3037       }
3038     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3039       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3040            i != e; ++i)
3041         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3042           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3043           SI->removeCase(i);
3044           --i; --e;
3045           Changed = true;
3046         }
3047       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3048       // destination and make it the default.
3049       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3050         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3051         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3052              i != e; ++i) {
3053           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3054               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3055           if (entry.first == 0) {
3056             entry.first = 1;
3057             entry.second = i.getCaseIndex();
3058           } else {
3059             entry.first++;
3060           }
3061         }
3062
3063         // Find the most popular block.
3064         unsigned MaxPop = 0;
3065         unsigned MaxIndex = 0;
3066         BasicBlock *MaxBlock = nullptr;
3067         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3068              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3069           if (I->second.first > MaxPop ||
3070               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3071             MaxPop = I->second.first;
3072             MaxIndex = I->second.second;
3073             MaxBlock = I->first;
3074           }
3075         }
3076         if (MaxBlock) {
3077           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3078           // edges to it.
3079           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3080           Changed = true;
3081
3082           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3083           // it.
3084           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3085             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3086               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3087
3088           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3089                i != e; ++i)
3090             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3091               SI->removeCase(i);
3092               --i; --e;
3093             }
3094         }
3095       }
3096     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3097       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3098         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3099         // place to note that the call does not throw though.
3100         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3101         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3102
3103         // Insert the call now...
3104         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3105         Builder.SetInsertPoint(BI);
3106         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3107                                           Args, II->getName());
3108         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3109         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3110         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3111         II->replaceAllUsesWith(CI);
3112         delete II;
3113         Changed = true;
3114       }
3115     }
3116   }
3117
3118   // If this block is now dead, remove it.
3119   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3120       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3121     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3122     BB->eraseFromParent();
3123     return true;
3124   }
3125
3126   return Changed;
3127 }
3128
3129 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3130 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3131 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3132   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3133
3134   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3135   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3136   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3137   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3138   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3139   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3140     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3141       return false;
3142     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3143   }
3144   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3145
3146   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3147   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3148   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3149     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3150       return false;
3151   }
3152
3153   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3154   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3155
3156   Value *Sub = SI->getCondition();
3157   if (!Offset->isNullValue())
3158     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3159   Value *Cmp;
3160   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3161   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3162     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3163   else
3164     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3165   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3166       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3167
3168   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3169   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3170   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3171   if (HasWeights) {
3172     GetBranchWeights(SI, Weights);
3173     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3174       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3175       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3176       // bits.
3177       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3178       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3179         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3180       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3181                          MDBuilder(SI->getContext()).
3182                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3183                                              (uint32_t)Weights[0]));
3184     }
3185   }
3186
3187   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3188   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3189        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3190     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3191       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3192   }
3193   SI->eraseFromParent();
3194
3195   return true;
3196 }
3197
3198 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3199 /// and use it to remove dead cases.
3200 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, const DataLayout *DL,
3201                                      AssumptionTracker *AT) {
3202   Value *Cond = SI->getCondition();
3203   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3204   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3205   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AT, SI);
3206
3207   // Gather dead cases.
3208   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3209   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3210     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3211         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3212       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3213       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3214                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3215     }
3216   }
3217
3218   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3219   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3220   if (HasWeight) {
3221     GetBranchWeights(SI, Weights);
3222     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3223   }
3224
3225   // Remove dead cases from the switch.
3226   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3227     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3228     assert(Case != SI->case_default() &&
3229            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3230     if (HasWeight) {
3231       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3232       Weights.pop_back();
3233     }
3234
3235     // Prune unused values from PHI nodes.
3236     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3237     SI->removeCase(Case);
3238   }
3239   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3240     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3241     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3242                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3243                     createBranchWeights(MDWeights));
3244   }
3245
3246   return !DeadCases.empty();
3247 }
3248
3249 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3250 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3251 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3252 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3253 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3254 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3255                                               BasicBlock *BB,
3256                                               int *PhiIndex) {
3257   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3258     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3259   if (!BB->getSinglePredecessor())
3260     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3261
3262   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3263   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3264     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3265
3266   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3267
3268   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3269   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3270     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3271     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3272
3273     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3274     if (InValue != CaseValue) continue;
3275
3276     *PhiIndex = Idx;
3277     return PHI;
3278   }
3279
3280   return nullptr;
3281 }
3282
3283 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3284 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3285 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3286 /// Returns true if a change is made.
3287 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3288   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3289   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3290
3291   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3292     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3293     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3294
3295     int PhiIndex;
3296     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3297                                                  &PhiIndex);
3298     if (!PHI) continue;
3299
3300     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3301   }
3302
3303   bool Changed = false;
3304
3305   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3306        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3307     PHINode *Phi = I->first;
3308     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3309
3310     if (Indexes.size() < 2) continue;
3311
3312     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3313       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3314     Changed = true;
3315   }
3316
3317   return Changed;
3318 }
3319
3320 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3321 /// initializing an array of constants like C.
3322 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3323   if (C->isThreadDependent())
3324     return false;
3325   if (C->isDLLImportDependent())
3326     return false;
3327
3328   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3329     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3330
3331   return isa<ConstantFP>(C) ||
3332       isa<ConstantInt>(C) ||
3333       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3334       isa<GlobalValue>(C) ||
3335       isa<UndefValue>(C);
3336 }
3337
3338 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3339 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3340 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3341                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3342   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3343     return C;
3344   return ConstantPool.lookup(V);
3345 }
3346
3347 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3348 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3349 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3350 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3351 static Constant *
3352 ConstantFold(Instruction *I,
3353              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool,
3354              const DataLayout *DL) {
3355   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3356     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3357     if (!A)
3358       return nullptr;
3359     if (A->isAllOnesValue())
3360       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3361     if (A->isNullValue())
3362       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3363     return nullptr;
3364   }
3365
3366   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3367   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3368     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3369       COps.push_back(A);
3370     else
3371       return nullptr;
3372   }
3373
3374   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I))
3375     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3376                                            COps[1], DL);
3377
3378   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3379 }
3380
3381 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3382 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3383 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3384 /// case), of a switch instruction SI.
3385 static bool
3386 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3387                ConstantInt *CaseVal,
3388                BasicBlock *CaseDest,
3389                BasicBlock **CommonDest,
3390                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *> > &Res,
3391                const DataLayout *DL) {
3392   // The block from which we enter the common destination.
3393   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3394
3395   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3396   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3397   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3398   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3399   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3400        ++I) {
3401     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3402       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3403       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3404         return false;
3405       Pred = CaseDest;
3406       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3407     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3408       // Skip debug intrinsic.
3409       continue;
3410     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool, DL)) {
3411       // Instruction is side-effect free and constant.
3412       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3413     } else {
3414       break;
3415     }
3416   }
3417
3418   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3419   if (!*CommonDest)
3420     *CommonDest = CaseDest;
3421   // If the destination isn't the common one, abort.
3422   if (CaseDest != *CommonDest)
3423     return false;
3424
3425   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3426   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3427   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3428     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3429     if (Idx == -1)
3430       continue;
3431
3432     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3433                                         ConstantPool);
3434     if (!ConstVal)
3435       return false;
3436
3437     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3438     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3439     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3440     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3441     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3442
3443     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3444     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3445       return false;
3446
3447     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3448   }
3449
3450   return Res.size() > 0;
3451 }
3452
3453 // MapCaseToResult - Helper function used to
3454 // add CaseVal to the list of cases that generate Result.
3455 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3456     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3457     Constant *Result) {
3458   for (auto &I : UniqueResults) {
3459     if (I.first == Result) {
3460       I.second.push_back(CaseVal);
3461       return;
3462     }
3463   }
3464   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3465         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3466 }
3467
3468 // InitializeUniqueCases - Helper function that initializes a map containing
3469 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3470 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3471 // there is not a common destination block for the switch.
3472 static bool InitializeUniqueCases(
3473     SwitchInst *SI, const DataLayout *DL, PHINode *&PHI,
3474     BasicBlock *&CommonDest,
3475     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3476     Constant *&DefaultResult) {
3477   for (auto &I : SI->cases()) {
3478     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3479
3480     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3481     SwitchCaseResultsTy Results;
3482     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3483                         DL))
3484       return false;
3485
3486     // Only one value per case is permitted
3487     if (Results.size() > 1)
3488       return false;
3489     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3490
3491     // Check the PHI consistency.
3492     if (!PHI)
3493       PHI = Results[0].first;
3494     else if (PHI != Results[0].first)
3495       return false;
3496   }
3497   // Find the default result value.
3498   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3499   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3500   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3501                  DL);
3502   // If the default value is not found abort unless the default destination
3503   // is unreachable.
3504   DefaultResult =
3505       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3506   if ((!DefaultResult &&
3507         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3508     return false;
3509
3510   return true;
3511 }
3512
3513 // ConvertTwoCaseSwitch - Helper function that checks if it is possible to
3514 // transform a switch with only two cases (or two cases + default)
3515 // that produces a result into a value select.
3516 // Example:
3517 // switch (a) {
3518 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3519 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3520 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3521 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3522 //   default:
3523 //     return 4;
3524 // }
3525 static Value *
3526 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3527                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3528                      IRBuilder<> &Builder) {
3529   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3530       "We should have exactly two unique results at this point");
3531   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3532   // select or a two-way select if default is possible.
3533   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3534       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3535     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3536     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3537
3538     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3539     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3540     if (DefaultCanTrigger) {
3541       Value *const ValueCompare =
3542           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3543       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3544                                          DefaultResult, "switch.select");
3545     }
3546     Value *const ValueCompare =
3547         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3548     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3549                                 "switch.select");
3550   }
3551
3552   return nullptr;
3553 }
3554
3555 // RemoveSwitchAfterSelectConversion - Helper function to cleanup a switch
3556 // instruction that has been converted into a select, fixing up PHI nodes and
3557 // basic blocks.
3558 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3559                                               Value *SelectValue,
3560                                               IRBuilder<> &Builder) {
3561   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3562   if (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3563     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3564   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3565
3566   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3567
3568   // Remove the switch.
3569   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3570     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3571
3572     if (Succ == PHI->getParent())
3573       continue;
3574     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3575   }
3576   SI->eraseFromParent();
3577 }
3578
3579 /// SwitchToSelect - If the switch is only used to initialize one or more
3580 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3581 /// constant values, replace the switch with select.
3582 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3583                            const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
3584   Value *const Cond = SI->getCondition();
3585   PHINode *PHI = nullptr;
3586   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3587   Constant *DefaultResult;
3588   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3589   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3590   if (!InitializeUniqueCases(SI, DL, PHI, CommonDest, UniqueResults,
3591                              DefaultResult))
3592     return false;
3593   // Selects choose between maximum two values.
3594   if (UniqueResults.size() != 2)
3595     return false;
3596   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3597
3598   Builder.SetInsertPoint(SI);
3599   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3600       UniqueResults,
3601       DefaultResult, Cond, Builder);
3602   if (SelectValue) {
3603     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3604     return true;
3605   }
3606   // The switch couldn't be converted into a select.
3607   return false;
3608 }
3609
3610 namespace {
3611   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3612   /// to replace a switch.
3613   class SwitchLookupTable {
3614   public:
3615     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3616     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3617     /// table.
3618     SwitchLookupTable(Module &M,
3619                       uint64_t TableSize,
3620                       ConstantInt *Offset,
3621              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3622                       Constant *DefaultValue,
3623                       const DataLayout *DL);
3624
3625     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3626     /// the position given by Index in the lookup table.
3627     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3628
3629     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3630     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3631     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3632                                    uint64_t TableSize,
3633                                    const Type *ElementType);
3634
3635   private:
3636     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3637     // different ways.
3638     enum {
3639       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3640       // store that single value and return it for each lookup.
3641       SingleValueKind,
3642
3643       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3644       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3645       // shift and mask operations.
3646       BitMapKind,
3647
3648       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3649       // instructions from the table.
3650       ArrayKind
3651     } Kind;
3652
3653     // For SingleValueKind, this is the single value.
3654     Constant *SingleValue;
3655
3656     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3657     ConstantInt *BitMap;
3658     IntegerType *BitMapElementTy;
3659
3660     // For ArrayKind, this is the array.
3661     GlobalVariable *Array;
3662   };
3663 }
3664
3665 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3666                                      uint64_t TableSize,
3667                                      ConstantInt *Offset,
3668              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3669                                      Constant *DefaultValue,
3670                                      const DataLayout *DL)
3671     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3672       Array(nullptr) {
3673   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3674   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3675
3676   // If all values in the table are equal, this is that value.
3677   SingleValue = Values.begin()->second;
3678
3679   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3680
3681   // Build up the table contents.
3682   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3683   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3684     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3685     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3686     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3687
3688     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3689                    .getLimitedValue();
3690     TableContents[Idx] = CaseRes;
3691
3692     if (CaseRes != SingleValue)
3693       SingleValue = nullptr;
3694   }
3695
3696   // Fill in any holes in the table with the default result.
3697   if (Values.size() < TableSize) {
3698     assert(DefaultValue &&
3699            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3700     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3701     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3702       if (!TableContents[I])
3703         TableContents[I] = DefaultValue;
3704     }
3705
3706     if (DefaultValue != SingleValue)
3707       SingleValue = nullptr;
3708   }
3709
3710   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3711   // that single value.
3712   if (SingleValue) {
3713     Kind = SingleValueKind;
3714     return;
3715   }
3716
3717   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3718   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3719     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3720     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3721     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3722       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3723       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3724       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3725         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3726         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3727       }
3728     }
3729     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3730     BitMapElementTy = IT;
3731     Kind = BitMapKind;
3732     ++NumBitMaps;
3733     return;
3734   }
3735
3736   // Store the table in an array.
3737   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3738   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3739
3740   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3741                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3742                              Initializer,
3743                              "switch.table");
3744   Array->setUnnamedAddr(true);
3745   Kind = ArrayKind;
3746 }
3747
3748 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3749   switch (Kind) {
3750     case SingleValueKind:
3751       return SingleValue;
3752     case BitMapKind: {
3753       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3754       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3755
3756       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3757       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3758       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3759       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3760
3761       // Multiply the shift amount by the element width.
3762       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3763                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3764                                    "switch.shiftamt");
3765
3766       // Shift down.
3767       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3768                                               "switch.downshift");
3769       // Mask off.
3770       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3771                                  "switch.masked");
3772     }
3773     case ArrayKind: {
3774       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
3775       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
3776       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
3777                                 ->getArrayNumElements();
3778       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
3779         Index = Builder.CreateZExt(Index,
3780                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
3781                                                     IT->getBitWidth() + 1),
3782                                    "switch.tableidx.zext");
3783
3784       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3785       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3786                                              "switch.gep");
3787       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3788     }
3789   }
3790   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3791 }
3792
3793 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *DL,
3794                                            uint64_t TableSize,
3795                                            const Type *ElementType) {
3796   if (!DL)
3797     return false;
3798   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3799   if (!IT)
3800     return false;
3801   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3802   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3803
3804   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3805   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3806     return false;
3807   return DL->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3808 }
3809
3810 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3811 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3812 /// types of the results.
3813 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3814                                    uint64_t TableSize,
3815                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3816                                    const DataLayout *DL,
3817                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3818   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3819     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3820
3821   bool AllTablesFitInRegister = true;
3822   bool HasIllegalType = false;
3823   for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
3824        E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
3825     Type *Ty = I->second;
3826
3827     // Saturate this flag to true.
3828     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3829
3830     // Saturate this flag to false.
3831     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3832       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
3833
3834     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3835     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3836     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3837     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3838       break;
3839   }
3840
3841   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3842   if (AllTablesFitInRegister)
3843     return true;
3844
3845   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3846   if (HasIllegalType)
3847     return false;
3848
3849   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3850   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3851   // FIXME: Find the best cut-off.
3852   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3853 }
3854
3855 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3856 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3857 /// replace the switch with lookup tables.
3858 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3859                                 IRBuilder<> &Builder,
3860                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3861                                 const DataLayout* DL) {
3862   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3863
3864   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3865   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3866     return false;
3867
3868   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3869   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3870
3871   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3872   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3873   // string and lookup indices into that.
3874
3875   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
3876   // faster, so we don't analyze them.
3877   if (SI->getNumCases() < 3)
3878     return false;
3879
3880   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3881   // common destination, as well as the the min and max case values.
3882   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3883   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3884   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3885   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3886
3887   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3888   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3889   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3890   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3891   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3892   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3893
3894   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3895     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3896     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3897       MinCaseVal = CaseVal;
3898     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3899       MaxCaseVal = CaseVal;
3900
3901     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3902     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3903     ResultsTy Results;
3904     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
3905                         Results, DL))
3906       return false;
3907
3908     // Append the result from this case to the list for each phi.
3909     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3910       if (!ResultLists.count(I->first))
3911         PHIs.push_back(I->first);
3912       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3913     }
3914   }
3915
3916   // Keep track of the result types.
3917   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3918     PHINode *PHI = PHIs[I];
3919     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
3920   }
3921
3922   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
3923   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3924   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3925   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
3926
3927   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
3928   // or a bitmask that fits in a register.
3929   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3930   bool HasDefaultResults = false;
3931   if (TableHasHoles) {
3932     HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
3933                                        &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
3934   }
3935   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
3936   if (NeedMask) {
3937     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
3938     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
3939       return false;
3940     if (!(DL && DL->fitsInLegalInteger(TableSize)))
3941       return false;
3942   }
3943
3944   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3945     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3946     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3947     DefaultResults[PHI] = Result;
3948   }
3949
3950   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
3951     return false;
3952
3953   // Create the BB that does the lookups.
3954   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3955   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3956                                             "switch.lookup",
3957                                             CommonDest->getParent(),
3958                                             CommonDest);
3959
3960   // Compute the table index value.
3961   Builder.SetInsertPoint(SI);
3962   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3963                                         "switch.tableidx");
3964
3965   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
3966   // switching upon.
3967   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3968   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
3969   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
3970          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
3971          "representable value of its input integer type's size.");
3972
3973   // If we have a fully covered lookup table, unconditionally branch to the
3974   // lookup table BB. Otherwise, check if the condition value is within the case
3975   // range. If it is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default
3976   // destination.
3977   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
3978   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
3979     Builder.CreateBr(LookupBB);
3980     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
3981     // do not delete PHINodes here.
3982     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
3983                                             true/*DontDeleteUselessPHIs*/);
3984   } else {
3985     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3986                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
3987     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3988   }
3989
3990   // Populate the BB that does the lookups.
3991   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3992
3993   if (NeedMask) {
3994     // Before doing the lookup we do the hole check.
3995     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
3996     // and we create a new LookupBB.
3997     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
3998     MaskBB->setName("switch.hole_check");
3999     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4000                                   "switch.lookup",
4001                                   CommonDest->getParent(),
4002                                   CommonDest);
4003
4004     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4005     APInt MaskInt(TableSize, 0);
4006     APInt One(TableSize, 1);
4007     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4008     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4009       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4010                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4011       MaskInt |= One << Idx;
4012     }
4013     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4014
4015     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4016     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4017     // else continue with table lookup.
4018     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4019     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4020                                                  "switch.maskindex");
4021     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4022                                         "switch.shifted");
4023     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4024                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4025                                        "switch.lobit");
4026     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4027
4028     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4029     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4030   }
4031
4032   bool ReturnedEarly = false;
4033   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4034     PHINode *PHI = PHIs[I];
4035
4036     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4037     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4038     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
4039                             DV, DL);
4040
4041     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4042
4043     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4044     // do that right here.
4045     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4046         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4047       Builder.CreateRet(Result);
4048       ReturnedEarly = true;
4049       break;
4050     }
4051
4052     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4053   }
4054
4055   if (!ReturnedEarly)
4056     Builder.CreateBr(CommonDest);
4057
4058   // Remove the switch.
4059   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4060     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4061
4062     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4063       continue;
4064     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4065   }
4066   SI->eraseFromParent();
4067
4068   ++NumLookupTables;
4069   if (NeedMask)
4070     ++NumLookupTablesHoles;
4071   return true;
4072 }
4073
4074 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4075   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4076
4077   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4078     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4079     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4080     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4081       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4082         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4083
4084     Value *Cond = SI->getCondition();
4085     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4086       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4087         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4088
4089     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4090     // away into any preds.
4091     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4092     // Ignore dbg intrinsics.
4093     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4094       ++BBI;
4095     if (SI == &*BBI)
4096       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4097         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4098   }
4099
4100   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4101   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4102     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4103
4104   // Remove unreachable cases.
4105   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, DL, AT))
4106     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4107
4108   if (SwitchToSelect(SI, Builder, DL, AT))
4109     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4110
4111   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4112     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4113
4114   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, DL))
4115     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4116
4117   return false;
4118 }
4119
4120 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4121   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4122   bool Changed = false;
4123
4124   // Eliminate redundant destinations.
4125   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4126   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4127     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4128     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
4129       Dest->removePredecessor(BB);
4130       IBI->removeDestination(i);
4131       --i; --e;
4132       Changed = true;
4133     }
4134   }
4135
4136   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4137     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4138     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4139     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4140     return true;
4141   }
4142
4143   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4144     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4145     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4146     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4147     return true;
4148   }
4149
4150   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4151     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4152       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4153   }
4154   return Changed;
4155 }
4156
4157 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4158   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4159
4160   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4161     return true;
4162
4163   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4164   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
4165   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4166       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4167     return true;
4168
4169   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4170   // against a constant, try to simplify the block.
4171   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4172     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4173       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4174         ;
4175       if (I->isTerminator() &&
4176           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI,
4177                                                 BonusInstThreshold, DL, AT))
4178         return true;
4179     }
4180
4181   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4182   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4183   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4184   // for PHI nodes in common successor.
4185   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4186     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4187   return false;
4188 }
4189
4190
4191 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4192   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4193
4194   // Conditional branch
4195   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4196     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4197     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4198     // switch.
4199     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4200       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4201         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4202
4203     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4204     // Ignore dbg intrinsics.
4205     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4206     // Ignore dbg intrinsics.
4207     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4208       ++I;
4209     if (&*I == BI) {
4210       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4211         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4212     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4213       ++I;
4214       // Ignore dbg intrinsics.
4215       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4216         ++I;
4217       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4218         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4219     }
4220   }
4221
4222   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4223   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, DL, Builder))
4224     return true;
4225
4226   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4227   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4228   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4229   if (FoldBranchToCommonDest(BI, DL, BonusInstThreshold))
4230     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4231
4232   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4233   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4234   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4235   // can hoist it up to the branching block.
4236   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4237     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4238       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, DL))
4239         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4240     } else {
4241       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4242       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4243       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4244       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4245           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4246         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), DL))
4247           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4248     }
4249   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4250     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4251     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4252     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4253     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4254         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4255       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), DL))
4256         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4257   }
4258
4259   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4260   // through this block if any PHI node entries are constants.
4261   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4262     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4263       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4264         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4265
4266   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4267   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4268     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4269       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4270         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
4271           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, DL, AT) | true;
4272
4273   return false;
4274 }
4275
4276 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4277 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4278   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4279   if (!C)
4280     return false;
4281
4282   if (I->use_empty())
4283     return false;
4284
4285   if (C->isNullValue()) {
4286     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4287     User *Use = *I->user_begin();
4288
4289     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4290     // control flow (eg. calls)
4291     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4292       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4293         return false;
4294
4295     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4296     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4297       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4298         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4299
4300     // Look through bitcasts.
4301     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4302       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4303
4304     // Load from null is undefined.
4305     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4306       if (!LI->isVolatile())
4307         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4308
4309     // Store to null is undefined.
4310     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4311       if (!SI->isVolatile())
4312         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4313   }
4314   return false;
4315 }
4316
4317 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4318 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4319 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4320   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4321        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4322     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4323       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4324         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4325         IRBuilder<> Builder(T);
4326         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4327           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4328           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4329           // destination from conditional branches.
4330           if (BI->isUnconditional())
4331             Builder.CreateUnreachable();
4332           else
4333             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4334                                                          BI->getSuccessor(0));
4335           BI->eraseFromParent();
4336           return true;
4337         }
4338         // TODO: SwitchInst.
4339       }
4340
4341   return false;
4342 }
4343
4344 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4345   bool Changed = false;
4346
4347   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4348   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4349
4350   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4351   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4352   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4353        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4354       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4355     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4356     DeleteDeadBlock(BB);
4357     return true;
4358   }
4359
4360   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4361   // away...
4362   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4363
4364   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4365   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4366
4367   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4368   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4369
4370   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4371   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4372   // if there are no PHI nodes.
4373   //
4374   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4375     return true;
4376
4377   IRBuilder<> Builder(BB);
4378
4379   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4380   // eliminate it, do so now.
4381   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4382     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4383       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, DL);
4384
4385   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4386   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4387     if (BI->isUnconditional()) {
4388       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4389     } else {
4390       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4391     }
4392   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4393     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4394   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4395     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4396   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4397     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4398   } else if (UnreachableInst *UI =
4399                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4400     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4401   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4402                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4403     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4404   }
4405
4406   return Changed;
4407 }
4408
4409 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4410 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4411 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4412 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4413 ///
4414 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4415                        unsigned BonusInstThreshold,
4416                        const DataLayout *DL, AssumptionTracker *AT) {
4417   return SimplifyCFGOpt(TTI, BonusInstThreshold, DL, AT).run(BB);
4418 }