make FoldTwoEntryPHINode use instsimplify a bit, make
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Type.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
25 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
30 #include "llvm/Support/CFG.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include <algorithm>
34 #include <set>
35 #include <map>
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
39
40 namespace {
41 class SimplifyCFGOpt {
42   const TargetData *const TD;
43
44   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
45   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
46     std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases);
47   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
48                                                      BasicBlock *Pred);
49   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI);
50
51   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI);
52   bool SimplifyUnwind(UnwindInst *UI);
53   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
54   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI);
55   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
56   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI);
57   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI);
58
59 public:
60   explicit SimplifyCFGOpt(const TargetData *td) : TD(td) {}
61   bool run(BasicBlock *BB);
62 };
63 }
64
65 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
66 /// terminator instructions together.
67 ///
68 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
69   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
70   
71   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
72   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
73   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
74   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
75   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
76   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
77   
78   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
79     if (SI1Succs.count(*I))
80       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
81            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
82         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
83         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
84             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
85           return false;
86       }
87         
88   return true;
89 }
90
91 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
92 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
93 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
94 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
95 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
96                                   BasicBlock *ExistPred) {
97   assert(std::find(succ_begin(ExistPred), succ_end(ExistPred), Succ) !=
98          succ_end(ExistPred) && "ExistPred is not a predecessor of Succ!");
99   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
100   
101   PHINode *PN;
102   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
103        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
104     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
105 }
106
107
108 /// GetIfCondition - Given a basic block (BB) with two predecessors (and at
109 /// least one PHI node in it), check to see if the merge at this block is due
110 /// to an "if condition".  If so, return the boolean condition that determines
111 /// which entry into BB will be taken.  Also, return by references the block
112 /// that will be entered from if the condition is true, and the block that will
113 /// be entered if the condition is false.
114 ///
115 ///
116 static Value *GetIfCondition(BasicBlock *BB, BasicBlock *&IfTrue,
117                              BasicBlock *&IfFalse) {
118   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(BB->begin());
119   assert(SomePHI->getNumIncomingValues() == 2 &&
120          "Function can only handle blocks with 2 predecessors!");
121   BasicBlock *Pred1 = SomePHI->getIncomingBlock(0);
122   BasicBlock *Pred2 = SomePHI->getIncomingBlock(1);
123
124   // We can only handle branches.  Other control flow will be lowered to
125   // branches if possible anyway.
126   if (!isa<BranchInst>(Pred1->getTerminator()) ||
127       !isa<BranchInst>(Pred2->getTerminator()))
128     return 0;
129   BranchInst *Pred1Br = cast<BranchInst>(Pred1->getTerminator());
130   BranchInst *Pred2Br = cast<BranchInst>(Pred2->getTerminator());
131
132   // Eliminate code duplication by ensuring that Pred1Br is conditional if
133   // either are.
134   if (Pred2Br->isConditional()) {
135     // If both branches are conditional, we don't have an "if statement".  In
136     // reality, we could transform this case, but since the condition will be
137     // required anyway, we stand no chance of eliminating it, so the xform is
138     // probably not profitable.
139     if (Pred1Br->isConditional())
140       return 0;
141
142     std::swap(Pred1, Pred2);
143     std::swap(Pred1Br, Pred2Br);
144   }
145
146   if (Pred1Br->isConditional()) {
147     // If we found a conditional branch predecessor, make sure that it branches
148     // to BB and Pred2Br.  If it doesn't, this isn't an "if statement".
149     if (Pred1Br->getSuccessor(0) == BB &&
150         Pred1Br->getSuccessor(1) == Pred2) {
151       IfTrue = Pred1;
152       IfFalse = Pred2;
153     } else if (Pred1Br->getSuccessor(0) == Pred2 &&
154                Pred1Br->getSuccessor(1) == BB) {
155       IfTrue = Pred2;
156       IfFalse = Pred1;
157     } else {
158       // We know that one arm of the conditional goes to BB, so the other must
159       // go somewhere unrelated, and this must not be an "if statement".
160       return 0;
161     }
162
163     // The only thing we have to watch out for here is to make sure that Pred2
164     // doesn't have incoming edges from other blocks.  If it does, the condition
165     // doesn't dominate BB.
166     if (++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2))
167       return 0;
168
169     return Pred1Br->getCondition();
170   }
171
172   // Ok, if we got here, both predecessors end with an unconditional branch to
173   // BB.  Don't panic!  If both blocks only have a single (identical)
174   // predecessor, and THAT is a conditional branch, then we're all ok!
175   if (pred_begin(Pred1) == pred_end(Pred1) ||
176       ++pred_begin(Pred1) != pred_end(Pred1) ||
177       pred_begin(Pred2) == pred_end(Pred2) ||
178       ++pred_begin(Pred2) != pred_end(Pred2) ||
179       *pred_begin(Pred1) != *pred_begin(Pred2))
180     return 0;
181
182   // Otherwise, if this is a conditional branch, then we can use it!
183   BasicBlock *CommonPred = *pred_begin(Pred1);
184   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CommonPred->getTerminator())) {
185     assert(BI->isConditional() && "Two successors but not conditional?");
186     if (BI->getSuccessor(0) == Pred1) {
187       IfTrue = Pred1;
188       IfFalse = Pred2;
189     } else {
190       IfTrue = Pred2;
191       IfFalse = Pred1;
192     }
193     return BI->getCondition();
194   }
195   return 0;
196 }
197
198 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
199 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
200 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
201 /// which works well enough for us.
202 ///
203 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
204 /// see if V (which must be an instruction) is cheap to compute and is
205 /// non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the set
206 /// and true is returned.
207 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
208                                 std::set<Instruction*> *AggressiveInsts) {
209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
210   if (!I) {
211     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
212     // can be executed unconditionally.
213     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
214       if (C->canTrap())
215         return false;
216     return true;
217   }
218   BasicBlock *PBB = I->getParent();
219
220   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
221   // the bottom of this block.
222   if (PBB == BB) return false;
223
224   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
225   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
226   // statement".
227   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator()))
228     if (BI->isUnconditional() && BI->getSuccessor(0) == BB) {
229       if (!AggressiveInsts) return false;
230       // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
231       // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
232       // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
233       if (!I->isSafeToSpeculativelyExecute())
234         return false;
235
236       switch (I->getOpcode()) {
237       default: return false;  // Cannot hoist this out safely.
238       case Instruction::Load: {
239         // We have to check to make sure there are no instructions before the
240         // load in its basic block, as we are going to hoist the loop out to
241         // its predecessor.
242         BasicBlock::iterator IP = PBB->begin();
243         while (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
244           IP++;
245         if (IP != BasicBlock::iterator(I))
246           return false;
247         break;
248       }
249       case Instruction::Add:
250       case Instruction::Sub:
251       case Instruction::And:
252       case Instruction::Or:
253       case Instruction::Xor:
254       case Instruction::Shl:
255       case Instruction::LShr:
256       case Instruction::AShr:
257       case Instruction::ICmp:
258         break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
259       }
260
261       // Okay, we can only really hoist these out if their operands are not
262       // defined in the conditional region.
263       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
264         if (!DominatesMergePoint(*i, BB, 0))
265           return false;
266       // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
267       AggressiveInsts->insert(I);
268     }
269
270   return true;
271 }
272
273 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
274 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
275 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const TargetData *TD) {
276   // Normal constant int.
277   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
278   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
279     return CI;
280
281   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
282   // ConstantInt if possible.
283   const IntegerType *PtrTy = TD->getIntPtrType(V->getContext());
284
285   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
286   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
287     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
288
289   // IntToPtr const int.
290   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
291     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
292       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
293         // The constant is very likely to have the right type already.
294         if (CI->getType() == PtrTy)
295           return CI;
296         else
297           return cast<ConstantInt>
298             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
299       }
300   return 0;
301 }
302
303 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
304 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
305 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
306 /// Values vector.
307 static Value *
308 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
309                        const TargetData *TD, bool isEQ) {
310   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
311   if (I == 0) return 0;
312   
313   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
314   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
315     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE))
316       if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
317         Vals.push_back(C);
318         return I->getOperand(0);
319       }
320     return 0;
321   }
322   
323   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
324   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
325     return 0;
326   
327   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
328   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
329                                           isEQ)) {
330     unsigned NumVals = Vals.size();
331     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
332                                             isEQ)) {
333       if (LHS == RHS)
334         return LHS;
335       Vals.resize(NumVals);
336     }
337
338     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
339     // set it and return success.
340     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
341       Extra = I->getOperand(1);
342       return LHS;
343     }
344     
345     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
346     return 0;
347   }
348   
349   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
350   // use LHS as Extra.
351   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
352     Value *OldExtra = Extra;
353     Extra = I->getOperand(0);
354     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
355                                             isEQ))
356       return RHS;
357     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
358     Extra = OldExtra;
359   }
360   
361   return 0;
362 }
363       
364 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
365   Instruction* Cond = 0;
366   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
367     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
368   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
369     if (BI->isConditional())
370       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
371   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
372     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
373   }
374
375   TI->eraseFromParent();
376   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
377 }
378
379 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
380 /// to see if a value is equal to constant integer value.
381 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
382   Value *CV = 0;
383   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
384     // Do not permit merging of large switch instructions into their
385     // predecessors unless there is only one predecessor.
386     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
387                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
388       CV = SI->getCondition();
389   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
390     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
391       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
392         if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ||
393              ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE) &&
394             GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
395           CV = ICI->getOperand(0);
396
397   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
398   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
399     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
400       CV = PTII->getOperand(0);
401   return CV;
402 }
403
404 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
405 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
406 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
407 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
408                                 std::vector<std::pair<ConstantInt*,
409                                                       BasicBlock*> > &Cases) {
410   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
411     Cases.reserve(SI->getNumCases());
412     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
413       Cases.push_back(std::make_pair(SI->getCaseValue(i), SI->getSuccessor(i)));
414     return SI->getDefaultDest();
415   }
416
417   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
418   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
419   Cases.push_back(std::make_pair(GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD),
420                                  BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() ==
421                                                   ICmpInst::ICMP_NE)));
422   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
423 }
424
425
426 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
427 /// in the list that match the specified block.
428 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
429                std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &Cases) {
430   for (unsigned i = 0, e = Cases.size(); i != e; ++i)
431     if (Cases[i].second == BB) {
432       Cases.erase(Cases.begin()+i);
433       --i; --e;
434     }
435 }
436
437 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
438 /// well.
439 static bool
440 ValuesOverlap(std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C1,
441               std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > &C2) {
442   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > *V1 = &C1, *V2 = &C2;
443
444   // Make V1 be smaller than V2.
445   if (V1->size() > V2->size())
446     std::swap(V1, V2);
447
448   if (V1->size() == 0) return false;
449   if (V1->size() == 1) {
450     // Just scan V2.
451     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].first;
452     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
453       if (TheVal == (*V2)[i].first)
454         return true;
455   }
456
457   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
458   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
459   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
460   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
461   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
462     if ((*V1)[i1].first == (*V2)[i2].first)
463       return true;
464     if ((*V1)[i1].first < (*V2)[i2].first)
465       ++i1;
466     else
467       ++i2;
468   }
469   return false;
470 }
471
472 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
473 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
474 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
475 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
476 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
477 /// form of jump threading.
478 bool SimplifyCFGOpt::
479 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
480                                               BasicBlock *Pred) {
481   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
482   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
483
484   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
485   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
486   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
487
488   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
489   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
490   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
491                                                         PredCases);
492   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
493
494   // Find information about how control leaves this block.
495   std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > ThisCases;
496   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
497   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
498
499   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
500   // simplify TI based on this knowledge.
501   if (PredDef == TI->getParent()) {
502     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
503     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
504     // can simplify TI.
505     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
506       return false;
507     
508     if (isa<BranchInst>(TI)) {
509       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
510       // uncond br.
511       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
512       // Insert the new branch.
513       Instruction *NI = BranchInst::Create(ThisDef, TI);
514       (void) NI;
515
516       // Remove PHI node entries for the dead edge.
517       ThisCases[0].second->removePredecessor(TI->getParent());
518
519       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
520            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
521
522       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
523       return true;
524     }
525       
526     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
527     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
528     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
529     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
530       DeadCases.insert(PredCases[i].first);
531
532     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
533                  << "Through successor TI: " << *TI);
534
535     for (unsigned i = SI->getNumCases()-1; i != 0; --i)
536       if (DeadCases.count(SI->getCaseValue(i))) {
537         SI->getSuccessor(i)->removePredecessor(TI->getParent());
538         SI->removeCase(i);
539       }
540
541     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
542     return true;
543   }
544   
545   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
546   // which value (or set of values) this is.
547   ConstantInt *TIV = 0;
548   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
549   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
550     if (PredCases[i].second == TIBB) {
551       if (TIV != 0)
552         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
553       TIV = PredCases[i].first;
554     }
555   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
556
557   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
558   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
559   BasicBlock *TheRealDest = 0;
560   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
561     if (ThisCases[i].first == TIV) {
562       TheRealDest = ThisCases[i].second;
563       break;
564     }
565
566   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
567   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
568
569   // Remove PHI node entries for dead edges.
570   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
571   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
572     if (*SI != CheckEdge)
573       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
574     else
575       CheckEdge = 0;
576
577   // Insert the new branch.
578   Instruction *NI = BranchInst::Create(TheRealDest, TI);
579   (void) NI;
580
581   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
582             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
583
584   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
585   return true;
586 }
587
588 namespace {
589   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
590   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
591   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
592   struct ConstantIntOrdering {
593     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
594       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
595     }
596   };
597 }
598
599 static int ConstantIntSortPredicate(const void *P1, const void *P2) {
600   const ConstantInt *LHS = *(const ConstantInt**)P1;
601   const ConstantInt *RHS = *(const ConstantInt**)P2;
602   return LHS->getValue().ult(RHS->getValue()) ? 1 : -1;
603 }
604
605 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
606 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
607 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
608 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
609 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI) {
610   BasicBlock *BB = TI->getParent();
611   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
612   assert(CV && "Not a comparison?");
613   bool Changed = false;
614
615   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
616   while (!Preds.empty()) {
617     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
618
619     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
620     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
621     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
622
623     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
624       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
625       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > BBCases;
626       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
627
628       std::vector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*> > PredCases;
629       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
630
631       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
632       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
633       // build.
634       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
635
636       if (PredDefault == BB) {
637         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
638         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
639         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
640         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
641           if (PredCases[i].second != BB)
642             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
643           else {
644             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
645             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
646             PredCases.pop_back();
647             --i; --e;
648           }
649
650         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
651         if (PredDefault != BBDefault) {
652           PredDefault->removePredecessor(Pred);
653           PredDefault = BBDefault;
654           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
655         }
656         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
657           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].first) &&
658               BBCases[i].second != BBDefault) {
659             PredCases.push_back(BBCases[i]);
660             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
661           }
662
663       } else {
664         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
665         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
666         // activated.
667         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
668         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
669           if (PredCases[i].second == BB) {
670             PTIHandled.insert(PredCases[i].first);
671             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
672             PredCases.pop_back();
673             --i; --e;
674           }
675
676         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
677         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
678         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
679           if (PTIHandled.count(BBCases[i].first)) {
680             // If this is one we are capable of getting...
681             PredCases.push_back(BBCases[i]);
682             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].second);
683             PTIHandled.erase(BBCases[i].first);// This constant is taken care of
684           }
685
686         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
687         // they must go to the default destination of TI.
688         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I = 
689                                     PTIHandled.begin(),
690                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
691           PredCases.push_back(std::make_pair(*I, BBDefault));
692           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
693         }
694       }
695
696       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
697       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
698       // successors.
699       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
700         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
701
702       // Convert pointer to int before we switch.
703       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
704         assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
705         CV = new PtrToIntInst(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
706                               "magicptr", PTI);
707       }
708
709       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
710       SwitchInst *NewSI = SwitchInst::Create(CV, PredDefault,
711                                              PredCases.size(), PTI);
712       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
713         NewSI->addCase(PredCases[i].first, PredCases[i].second);
714
715       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
716
717       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
718       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
719       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
720       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
721       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
722         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
723           if (InfLoopBlock == 0) {
724             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
725             // or it won't matter if it's hot. :)
726             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
727                                               "infloop", BB->getParent());
728             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
729           }
730           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
731         }
732
733       Changed = true;
734     }
735   }
736   return Changed;
737 }
738
739 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
740 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
741 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
742 // to put the select in this case.
743 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
744                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
745   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
746     PHINode *PN;
747     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
748          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
749       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
750       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
751       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
752         return false;
753       }
754     }
755   }
756   return true;
757 }
758
759 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
760 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
761 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
762 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
763   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
764   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
765   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
766   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
767   // identical order.
768   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
769   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
770
771   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
772   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
773
774   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
775   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
776     I1 = BB1_Itr++;
777   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
778     I2 = BB2_Itr++;
779   if (I1->getOpcode() != I2->getOpcode() || isa<PHINode>(I1) ||
780       !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
781       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
782     return false;
783
784   // If we get here, we can hoist at least one instruction.
785   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
786
787   do {
788     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
789     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
790     if (isa<TerminatorInst>(I1))
791       goto HoistTerminator;
792
793     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
794     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
795     // the now redundant second instruction.
796     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
797     if (!I2->use_empty())
798       I2->replaceAllUsesWith(I1);
799     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
800     I2->eraseFromParent();
801
802     I1 = BB1_Itr++;
803     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
804       I1 = BB1_Itr++;
805     I2 = BB2_Itr++;
806     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
807       I2 = BB2_Itr++;
808   } while (I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
809            I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
810
811   return true;
812
813 HoistTerminator:
814   // It may not be possible to hoist an invoke.
815   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
816     return true;
817
818   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
819   Instruction *NT = I1->clone();
820   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
821   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
822     I1->replaceAllUsesWith(NT);
823     I2->replaceAllUsesWith(NT);
824     NT->takeName(I1);
825   }
826
827   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
828   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
829   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
830   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
831   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
832   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
833     PHINode *PN;
834     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
835          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
836       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
837       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
838       if (BB1V == BB2V) continue;
839       
840       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
841       // that determines the right value.
842       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
843       if (SI == 0)
844         SI = SelectInst::Create(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
845                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName(), NT);
846       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
847       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
848         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
849           PN->setIncomingValue(i, SI);
850     }
851   }
852
853   // Update any PHI nodes in our new successors.
854   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
855     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
856
857   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
858   return true;
859 }
860
861 /// SpeculativelyExecuteBB - Given a conditional branch that goes to BB1
862 /// and an BB2 and the only successor of BB1 is BB2, hoist simple code
863 /// (for now, restricted to a single instruction that's side effect free) from
864 /// the BB1 into the branch block to speculatively execute it.
865 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *BB1) {
866   // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
867   // terminator) for now.
868   Instruction *HInst = NULL;
869   Instruction *Term = BB1->getTerminator();
870   for (BasicBlock::iterator BBI = BB1->begin(), BBE = BB1->end();
871        BBI != BBE; ++BBI) {
872     Instruction *I = BBI;
873     // Skip debug info.
874     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
875     if (I == Term) break;
876
877     if (HInst)
878       return false;
879     HInst = I;
880   }
881   if (!HInst)
882     return false;
883
884   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
885   Value *BrCond = BI->getCondition();
886   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
887     return false;
888
889   // If BB1 is actually on the false edge of the conditional branch, remember
890   // to swap the select operands later.
891   bool Invert = false;
892   if (BB1 != BI->getSuccessor(0)) {
893     assert(BB1 == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
894     Invert = true;
895   }
896
897   // Turn
898   // BB:
899   //     %t1 = icmp
900   //     br i1 %t1, label %BB1, label %BB2
901   // BB1:
902   //     %t3 = add %t2, c
903   //     br label BB2
904   // BB2:
905   // =>
906   // BB:
907   //     %t1 = icmp
908   //     %t4 = add %t2, c
909   //     %t3 = select i1 %t1, %t2, %t3
910   switch (HInst->getOpcode()) {
911   default: return false;  // Not safe / profitable to hoist.
912   case Instruction::Add:
913   case Instruction::Sub:
914     // Not worth doing for vector ops.
915     if (HInst->getType()->isVectorTy())
916       return false;
917     break;
918   case Instruction::And:
919   case Instruction::Or:
920   case Instruction::Xor:
921   case Instruction::Shl:
922   case Instruction::LShr:
923   case Instruction::AShr:
924     // Don't mess with vector operations.
925     if (HInst->getType()->isVectorTy())
926       return false;
927     break;   // These are all cheap and non-trapping instructions.
928   }
929   
930   // If the instruction is obviously dead, don't try to predicate it.
931   if (HInst->use_empty()) {
932     HInst->eraseFromParent();
933     return true;
934   }
935
936   // Can we speculatively execute the instruction? And what is the value 
937   // if the condition is false? Consider the phi uses, if the incoming value
938   // from the "if" block are all the same V, then V is the value of the
939   // select if the condition is false.
940   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
941   SmallVector<PHINode*, 4> PHIUses;
942   Value *FalseV = NULL;
943   
944   BasicBlock *BB2 = BB1->getTerminator()->getSuccessor(0);
945   for (Value::use_iterator UI = HInst->use_begin(), E = HInst->use_end();
946        UI != E; ++UI) {
947     // Ignore any user that is not a PHI node in BB2.  These can only occur in
948     // unreachable blocks, because they would not be dominated by the instr.
949     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
950     if (!PN || PN->getParent() != BB2)
951       return false;
952     PHIUses.push_back(PN);
953     
954     Value *PHIV = PN->getIncomingValueForBlock(BIParent);
955     if (!FalseV)
956       FalseV = PHIV;
957     else if (FalseV != PHIV)
958       return false;  // Inconsistent value when condition is false.
959   }
960   
961   assert(FalseV && "Must have at least one user, and it must be a PHI");
962
963   // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
964   // used in this BB. The transformation will prevent the operand from
965   // being sunk into the use block.
966   for (User::op_iterator i = HInst->op_begin(), e = HInst->op_end(); 
967        i != e; ++i) {
968     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
969     if (OpI && OpI->getParent() == BIParent &&
970         !OpI->isUsedInBasicBlock(BIParent))
971       return false;
972   }
973
974   // If we get here, we can hoist the instruction. Try to place it
975   // before the icmp instruction preceding the conditional branch.
976   BasicBlock::iterator InsertPos = BI;
977   if (InsertPos != BIParent->begin())
978     --InsertPos;
979   // Skip debug info between condition and branch.
980   while (InsertPos != BIParent->begin() && isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPos))
981     --InsertPos;
982   if (InsertPos == BrCond && !isa<PHINode>(BrCond)) {
983     SmallPtrSet<Instruction *, 4> BB1Insns;
984     for(BasicBlock::iterator BB1I = BB1->begin(), BB1E = BB1->end(); 
985         BB1I != BB1E; ++BB1I) 
986       BB1Insns.insert(BB1I);
987     for(Value::use_iterator UI = BrCond->use_begin(), UE = BrCond->use_end();
988         UI != UE; ++UI) {
989       Instruction *Use = cast<Instruction>(*UI);
990       if (!BB1Insns.count(Use)) continue;
991       
992       // If BrCond uses the instruction that place it just before
993       // branch instruction.
994       InsertPos = BI;
995       break;
996     }
997   } else
998     InsertPos = BI;
999   BIParent->getInstList().splice(InsertPos, BB1->getInstList(), HInst);
1000
1001   // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1002   // false value is the previously determined FalseV.
1003   SelectInst *SI;
1004   if (Invert)
1005     SI = SelectInst::Create(BrCond, FalseV, HInst,
1006                             FalseV->getName() + "." + HInst->getName(), BI);
1007   else
1008     SI = SelectInst::Create(BrCond, HInst, FalseV,
1009                             HInst->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
1010
1011   // Make the PHI node use the select for all incoming values for "then" and
1012   // "if" blocks.
1013   for (unsigned i = 0, e = PHIUses.size(); i != e; ++i) {
1014     PHINode *PN = PHIUses[i];
1015     for (unsigned j = 0, ee = PN->getNumIncomingValues(); j != ee; ++j)
1016       if (PN->getIncomingBlock(j) == BB1 || PN->getIncomingBlock(j) == BIParent)
1017         PN->setIncomingValue(j, SI);
1018   }
1019
1020   ++NumSpeculations;
1021   return true;
1022 }
1023
1024 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1025 /// across this block.
1026 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1027   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1028   unsigned Size = 0;
1029   
1030   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1031     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1032       continue;
1033     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1034     ++Size;
1035     
1036     // We can only support instructions that do not define values that are
1037     // live outside of the current basic block.
1038     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1039          UI != E; ++UI) {
1040       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1041       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1042     }
1043     
1044     // Looks ok, continue checking.
1045   }
1046
1047   return true;
1048 }
1049
1050 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1051 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1052 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1053 /// ultimate destination.
1054 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1055   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1056   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1057   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1058   // outside of the block.
1059   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1060     return false;
1061   
1062   // Degenerate case of a single entry PHI.
1063   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1064     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1065     return true;    
1066   }
1067
1068   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1069   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1070   
1071   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1072   // constants.
1073   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1074     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1075     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1076     
1077     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1078     // branch to RealDest.
1079     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1080     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1081     
1082     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1083     
1084     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1085     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1086     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1087     // the edge we are about to create.
1088     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1089                                             RealDest->getName()+".critedge",
1090                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1091     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1092     PHINode *PN;
1093     for (BasicBlock::iterator BBI = RealDest->begin();
1094          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1095       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1096       PN->addIncoming(V, EdgeBB);
1097     }
1098
1099     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1100     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1101     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1102     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1103     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1104     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1105       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1106         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1107         continue;
1108       }
1109       // Clone the instruction.
1110       Instruction *N = BBI->clone();
1111       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1112       
1113       // Update operands due to translation.
1114       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1115            i != e; ++i) {
1116         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1117         if (PI != TranslateMap.end())
1118           *i = PI->second;
1119       }
1120       
1121       // Check for trivial simplification.
1122       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1123         TranslateMap[BBI] = V;
1124         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1125       } else {
1126         // Insert the new instruction into its new home.
1127         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1128         if (!BBI->use_empty())
1129           TranslateMap[BBI] = N;
1130       }
1131     }
1132
1133     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1134     // to EdgeBB instead.
1135     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1136     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1137       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1138         BB->removePredecessor(PredBB);
1139         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1140       }
1141     
1142     // Recurse, simplifying any other constants.
1143     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1144   }
1145
1146   return false;
1147 }
1148
1149 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1150 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1151 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1152   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1153   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1154   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1155   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1156   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1157   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1158   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1159   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1160   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1161   if (!IfCond) return false;
1162   
1163   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1164   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1165   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1166   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1167   // fewer PHI nodes in this block.
1168   unsigned NumPhis = 0;
1169   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1170     if (NumPhis > 2)
1171       return false;
1172   
1173   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1174         << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1175   
1176   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1177   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1178   // that need to be moved to the dominating block.
1179   std::set<Instruction*> AggressiveInsts;
1180   
1181   BasicBlock::iterator AfterPHIIt = BB->begin();
1182   while (isa<PHINode>(AfterPHIIt)) {
1183     PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIIt++);
1184     if (PN->getIncomingValue(0) == PN->getIncomingValue(1)) {
1185       if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
1186         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
1187       else
1188         PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1189     } else if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB,
1190                                     &AggressiveInsts) ||
1191                !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB,
1192                                     &AggressiveInsts)) {
1193       return false;
1194     }
1195   }
1196   
1197   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1198   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1199   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1200   // worth promoting to select instructions.
1201   BasicBlock *DomBlock = 0, *IfBlock1 = 0, *IfBlock2 = 0;
1202   PN = cast<PHINode>(BB->begin());
1203   BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(0);
1204   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1205     IfBlock1 = Pred;
1206     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1207     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1208          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1209       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1210         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1211         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1212         // flow, so the xform is not worth it.
1213         return false;
1214       }
1215   }
1216     
1217   Pred = PN->getIncomingBlock(1);
1218   if (cast<BranchInst>(Pred->getTerminator())->isUnconditional()) {
1219     IfBlock2 = Pred;
1220     DomBlock = *pred_begin(Pred);
1221     for (BasicBlock::iterator I = Pred->begin();
1222          !isa<TerminatorInst>(I); ++I)
1223       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1224         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1225         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1226         // flow, so the xform is not worth it.
1227         return false;
1228       }
1229   }
1230       
1231   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1232   // do all of the PHI's now.
1233
1234   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1235   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1236   if (IfBlock1)
1237     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1238                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1239                                    IfBlock1->getTerminator());
1240   if (IfBlock2)
1241     DomBlock->getInstList().splice(DomBlock->getTerminator(),
1242                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1243                                    IfBlock2->getTerminator());
1244   
1245   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1246     // Change the PHI node into a select instruction.
1247     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1248     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1249     
1250     Value *NV;
1251     if (Value *V = SimplifySelectInst(IfCond, TrueVal, FalseVal, TD))
1252       NV = V;
1253     else if (TrueVal->getType()->isIntegerTy(1) && isa<ConstantInt>(TrueVal) &&
1254              cast<ConstantInt>(TrueVal)->isOne()) {
1255       if (Value *V = SimplifyOrInst(IfCond, FalseVal, TD))
1256         NV = V;
1257       else
1258         NV = BinaryOperator::CreateOr(IfCond, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1259     } else
1260       NV = SelectInst::Create(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", AfterPHIIt);
1261     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1262     NV->takeName(PN);
1263     PN->eraseFromParent();
1264   }
1265   return true;
1266 }
1267
1268 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1269 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1270 /// introducing a select if the return values disagree.
1271 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI) {
1272   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1273   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1274   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1275   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1276   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1277   
1278   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1279   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1280   // computation on one path or the other.
1281   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1282     return false;
1283   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1284     return false;
1285
1286   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1287   // there is no return value for this function, just change the
1288   // branch into a return.
1289   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1290     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1291     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1292     ReturnInst::Create(BI->getContext(), 0, BI);
1293     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1294     return true;
1295   }
1296     
1297   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1298   // so we can insert a new select instruction.
1299   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1300   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1301   
1302   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1303   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1304     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1305       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1306   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1307     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1308       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1309   
1310   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1311   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1312   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1313   // constant expression that prevents this transformation from being
1314   // safe.
1315   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1316     if (TCV->canTrap())
1317       return false;
1318   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1319     if (FCV->canTrap())
1320       return false;
1321   
1322   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1323   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1324   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1325   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1326   
1327   // Insert select instructions where needed.
1328   Value *BrCond = BI->getCondition();
1329   if (TrueValue) {
1330     // Insert a select if the results differ.
1331     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1332     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1333       TrueValue = FalseValue;
1334     } else {
1335       TrueValue = SelectInst::Create(BrCond, TrueValue,
1336                                      FalseValue, "retval", BI);
1337     }
1338   }
1339
1340   Value *RI = !TrueValue ?
1341               ReturnInst::Create(BI->getContext(), BI) :
1342               ReturnInst::Create(BI->getContext(), TrueValue, BI);
1343   (void) RI;
1344       
1345   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1346                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1347                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1348       
1349   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1350
1351   return true;
1352 }
1353
1354 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is ONLY a setcc and a branch,
1355 /// and if a predecessor branches to us and one of our successors, fold the
1356 /// setcc into the predecessor and use logical operations to pick the right
1357 /// destination.
1358 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1359   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1360   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1361   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1362     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1363   return false;
1364   
1365   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1366   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1367   // must be at the front of the block.
1368   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1369   // Ignore dbg intrinsics.
1370   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt))
1371     ++FrontIt;
1372     
1373   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1374   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1375   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1376   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1377   Instruction *BonusInst = 0;
1378   if (&*FrontIt != Cond &&
1379       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1380       FrontIt->isSafeToSpeculativelyExecute()) {
1381     BonusInst = &*FrontIt;
1382     ++FrontIt;
1383   }
1384   
1385   // Only a single bonus inst is allowed.
1386   if (&*FrontIt != Cond)
1387     return false;
1388   
1389   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
1390   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
1391   // Ingore dbg intrinsics.
1392   while(isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
1393     ++CondIt;
1394   if (&*CondIt != BI) {
1395     assert (!isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt) && "Hey do not forget debug info!");
1396     return false;
1397   }
1398
1399   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
1400   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
1401   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
1402     if (CE->canTrap())
1403       return false;
1404   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
1405     if (CE->canTrap())
1406       return false;
1407   
1408   
1409   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
1410   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
1411   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
1412   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
1413     return false;
1414   
1415   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1416     BasicBlock *PredBlock = *PI;
1417     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
1418     
1419     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
1420     // the common successor, verify that the same value flows in from both
1421     // blocks.
1422     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
1423         !SafeToMergeTerminators(BI, PBI))
1424       continue;
1425     
1426     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
1427     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
1428     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the 
1429     // out-of-order core by speculating them earlier.
1430     if (BonusInst) {
1431       // Collect the values used by the bonus inst
1432       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
1433       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
1434            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
1435         Value* V = *OI;
1436         if (!isa<Constant>(V))
1437           UsedValues.insert(V);
1438       }
1439
1440       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
1441       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
1442       
1443       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
1444       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
1445       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
1446       while (!Worklist.empty()) {
1447         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
1448         Worklist.pop_back();
1449         
1450         if (Pair.second >= 4) continue;
1451         UsedValues.erase(Pair.first);
1452         if (UsedValues.empty()) break;
1453         
1454         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
1455           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
1456                OI != OE; ++OI)
1457             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
1458         }       
1459       }
1460       
1461       if (!UsedValues.empty()) return false;
1462     }
1463     
1464     Instruction::BinaryOps Opc;
1465     bool InvertPredCond = false;
1466
1467     if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
1468       Opc = Instruction::Or;
1469     else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
1470       Opc = Instruction::And;
1471     else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
1472       Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
1473     else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
1474       Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
1475     else
1476       continue;
1477
1478     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
1479     
1480     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
1481     if (InvertPredCond) {
1482       Value *NewCond = PBI->getCondition();
1483       
1484       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
1485         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
1486         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
1487       } else {
1488         NewCond = BinaryOperator::CreateNot(NewCond,
1489                                   PBI->getCondition()->getName()+".not", PBI);
1490       }
1491       
1492       PBI->setCondition(NewCond);
1493       BasicBlock *OldTrue = PBI->getSuccessor(0);
1494       BasicBlock *OldFalse = PBI->getSuccessor(1);
1495       PBI->setSuccessor(0, OldFalse);
1496       PBI->setSuccessor(1, OldTrue);
1497     }
1498     
1499     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
1500     Instruction *NewBonus = 0;
1501     if (BonusInst) {
1502       NewBonus = BonusInst->clone();
1503       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
1504       NewBonus->takeName(BonusInst);
1505       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
1506     }
1507     
1508     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
1509     // two conditions together.
1510     Instruction *New = Cond->clone();
1511     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
1512     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
1513     New->takeName(Cond);
1514     Cond->setName(New->getName()+".old");
1515     
1516     Value *NewCond = BinaryOperator::Create(Opc, PBI->getCondition(),
1517                                             New, "or.cond", PBI);
1518     PBI->setCondition(NewCond);
1519     if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
1520       AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
1521       PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
1522     }
1523     if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
1524       AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
1525       PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
1526     }
1527     return true;
1528   }
1529   return false;
1530 }
1531
1532 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
1533 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
1534 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
1535 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
1536 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
1537   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
1538   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1539
1540   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
1541   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make 
1542   // this conditional branch redundant.
1543   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1544       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1545     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
1546     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
1547     if (BB->getSinglePredecessor()) {
1548       // Turn this into a branch on constant.
1549       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1550       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1551                                         CondIsTrue));
1552       return true;  // Nuke the branch on constant.
1553     }
1554     
1555     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
1556     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
1557     // simplifycfg will thread the block.
1558     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
1559       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
1560                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
1561                                        BB->begin());
1562       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
1563       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
1564       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
1565       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1566         BasicBlock *P = *PI;
1567         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
1568             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
1569             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
1570             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
1571           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
1572           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), 
1573                                               CondIsTrue), P);
1574         } else {
1575           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
1576         }
1577       }
1578       
1579       BI->setCondition(NewPN);
1580       return true;
1581     }
1582   }
1583   
1584   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
1585   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
1586   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
1587   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
1588   // Ignore dbg intrinsics.
1589   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1590     ++BBI;
1591   if (&*BBI != BI)
1592     return false;
1593
1594   
1595   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
1596     if (CE->canTrap())
1597       return false;
1598   
1599   int PBIOp, BIOp;
1600   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
1601     PBIOp = BIOp = 0;
1602   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
1603     PBIOp = 0, BIOp = 1;
1604   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
1605     PBIOp = 1, BIOp = 0;
1606   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
1607     PBIOp = BIOp = 1;
1608   else
1609     return false;
1610     
1611   // Check to make sure that the other destination of this branch
1612   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
1613   // keep getting unwound.
1614   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
1615     return false;
1616     
1617   // Do not perform this transformation if it would require 
1618   // insertion of a large number of select instructions. For targets
1619   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
1620   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
1621       
1622   unsigned NumPhis = 0;
1623   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1624        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
1625     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
1626       return false;
1627     
1628   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
1629   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
1630   
1631   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
1632                << "AND: " << *BI->getParent());
1633   
1634   
1635   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
1636   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
1637   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
1638   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
1639   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
1640   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
1641   // infinite loop with no cond branch.
1642   if (OtherDest == BB) {
1643     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1644     // or it won't matter if it's hot. :)
1645     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1646                                                   "infloop", BB->getParent());
1647     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1648     OtherDest = InfLoopBlock;
1649   }  
1650   
1651   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1652   
1653   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
1654   // it alone, but modify PBI.
1655   
1656   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
1657   Value *PBICond = PBI->getCondition();
1658   if (PBIOp)
1659     PBICond = BinaryOperator::CreateNot(PBICond,
1660                                         PBICond->getName()+".not",
1661                                         PBI);
1662   Value *BICond = BI->getCondition();
1663   if (BIOp)
1664     BICond = BinaryOperator::CreateNot(BICond,
1665                                        BICond->getName()+".not",
1666                                        PBI);
1667   // Merge the conditions.
1668   Value *Cond = BinaryOperator::CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge", PBI);
1669   
1670   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
1671   PBI->setCondition(Cond);
1672   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
1673   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
1674   
1675   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
1676   // block that are identical to the entries for BI's block.
1677   PHINode *PN;
1678   for (BasicBlock::iterator II = OtherDest->begin();
1679        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1680     Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1681     PN->addIncoming(V, PBI->getParent());
1682   }
1683   
1684   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
1685   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
1686   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
1687   // them agree.
1688   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
1689        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
1690     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1691     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
1692     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
1693     if (BIV != PBIV) {
1694       // Insert a select in PBI to pick the right value.
1695       Value *NV = SelectInst::Create(PBICond, PBIV, BIV,
1696                                      PBIV->getName()+".mux", PBI);
1697       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
1698     }
1699   }
1700   
1701   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
1702   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
1703   
1704   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
1705   // one fewer predecessor.
1706   return true;
1707 }
1708
1709 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
1710 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
1711 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
1712 // with
1713 //   (br cond, BlockA, BlockB).
1714 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
1715   // Check that both operands of the select are block addresses.
1716   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
1717   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
1718   if (!TBA || !FBA)
1719     return false;
1720
1721   // Extract the actual blocks.
1722   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
1723   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
1724
1725   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
1726   // First, figure out which successors to preserve.
1727   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
1728   // successor.
1729   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
1730   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
1731
1732   // Then remove the rest.
1733   for (unsigned I = 0, E = IBI->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
1734     BasicBlock *Succ = IBI->getSuccessor(I);
1735     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
1736     if (Succ == KeepEdge1)
1737       KeepEdge1 = 0;
1738     else if (Succ == KeepEdge2)
1739       KeepEdge2 = 0;
1740     else
1741       Succ->removePredecessor(IBI->getParent());
1742   }
1743
1744   // Insert an appropriate new terminator.
1745   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
1746     if (TrueBB == FalseBB)
1747       // We were only looking for one successor, and it was present.
1748       // Create an unconditional branch to it.
1749       BranchInst::Create(TrueBB, IBI);
1750     else
1751       // We found both of the successors we were looking for.
1752       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
1753       BranchInst::Create(TrueBB, FalseBB, SI->getCondition(), IBI);
1754   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
1755     // Neither of the selected blocks were successors, so this
1756     // indirectbr must be unreachable.
1757     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
1758   } else {
1759     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
1760     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
1761     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
1762     if (KeepEdge1 == 0)
1763       // Only TrueBB was found.
1764       BranchInst::Create(TrueBB, IBI);
1765     else
1766       // Only FalseBB was found.
1767       BranchInst::Create(FalseBB, IBI);
1768   }
1769
1770   EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
1771   return true;
1772 }
1773
1774 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
1775 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
1776 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
1777 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
1778 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
1779 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
1780 /// like:
1781 ///
1782 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
1783 /// DEFAULT:
1784 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
1785 ///   br label %end
1786 /// end:
1787 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
1788 /// 
1789 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
1790 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
1791 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICmpInst *ICI,
1792                                                   const TargetData *TD) {
1793   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
1794   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
1795   // complex.
1796   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
1797
1798   Value *V = ICI->getOperand(0);
1799   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
1800   
1801   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
1802   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
1803   // fold the compared value into the switch to simplify things.
1804   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
1805   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
1806   
1807   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
1808   if (SI->getCondition() != V)
1809     return false;
1810   
1811   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
1812   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
1813   // away.
1814   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
1815     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
1816     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
1817     ICI->setOperand(0, VVal);
1818     
1819     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
1820       ICI->replaceAllUsesWith(V);
1821       ICI->eraseFromParent();
1822     }
1823     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1824     return SimplifyCFG(BB) | true;
1825   }
1826   
1827   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
1828   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
1829   // and zap it.
1830   if (SI->findCaseValue(Cst) != 0) {
1831     Value *V;
1832     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1833       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1834     else
1835       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1836     
1837     ICI->replaceAllUsesWith(V);
1838     ICI->eraseFromParent();
1839     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
1840     return SimplifyCFG(BB) | true;
1841   }
1842   
1843   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
1844   // the block.
1845   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1846   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
1847   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
1848       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
1849     return false;
1850
1851   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
1852   // true in the PHI.
1853   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1854   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1855
1856   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1857     std::swap(DefaultCst, NewCst);
1858
1859   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
1860   // false depending on if it is EQ or NE.
1861   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
1862   ICI->eraseFromParent();
1863
1864   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
1865   // the switch to the merge point on the compared value.
1866   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
1867                                          BB->getParent(), BB);
1868   SI->addCase(Cst, NewBB);
1869   
1870   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
1871   BranchInst::Create(SuccBlock, NewBB);
1872   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
1873   return true;
1874 }
1875
1876 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
1877 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
1878 /// fold it into a switch instruction if so.
1879 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const TargetData *TD) {
1880   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1881   if (Cond == 0) return false;
1882   
1883   
1884   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
1885   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
1886   // 'setne's and'ed together, collect them.
1887   Value *CompVal = 0;
1888   std::vector<ConstantInt*> Values;
1889   bool TrueWhenEqual = true;
1890   Value *ExtraCase = 0;
1891   
1892   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
1893     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true);
1894   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
1895     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false);
1896     TrueWhenEqual = false;
1897   }
1898   
1899   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
1900   if (CompVal == 0) return false;
1901
1902   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
1903   // instruction can't handle, remove them now.
1904   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
1905   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
1906   
1907   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
1908   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
1909   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
1910   
1911   // Figure out which block is which destination.
1912   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
1913   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
1914   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
1915   
1916   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1917   
1918   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
1919                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
1920   
1921   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
1922   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
1923   // right before the condbr to handle it.
1924   if (ExtraCase) {
1925     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
1926     // Remove the uncond branch added to the old block.
1927     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
1928     
1929     if (TrueWhenEqual)
1930       BranchInst::Create(EdgeBB, NewBB, ExtraCase, OldTI);
1931     else
1932       BranchInst::Create(NewBB, EdgeBB, ExtraCase, OldTI);
1933       
1934     OldTI->eraseFromParent();
1935     
1936     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
1937     // for the edge we just added.
1938     for (BasicBlock::iterator I = EdgeBB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1939       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1940       PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(NewBB), BB);
1941     }
1942     
1943     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
1944           << "\nEXTRABB = " << *BB);
1945     BB = NewBB;
1946   }
1947   
1948   // Convert pointer to int before we switch.
1949   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
1950     assert(TD && "Cannot switch on pointer without TargetData");
1951     CompVal = new PtrToIntInst(CompVal,
1952                                TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
1953                                "magicptr", BI);
1954   }
1955   
1956   // Create the new switch instruction now.
1957   SwitchInst *New = SwitchInst::Create(CompVal, DefaultBB, Values.size(), BI);
1958   
1959   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
1960   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
1961     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
1962   
1963   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
1964   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
1965   // the number of edges added.
1966   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
1967        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
1968     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
1969     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1970     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
1971       PN->addIncoming(InVal, BB);
1972   }
1973   
1974   // Erase the old branch instruction.
1975   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1976   
1977   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
1978   return true;
1979 }
1980
1981 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI) {
1982   BasicBlock *BB = RI->getParent();
1983   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
1984   
1985   // Find predecessors that end with branches.
1986   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
1987   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
1988   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1989     BasicBlock *P = *PI;
1990     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
1991     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
1992       if (BI->isUnconditional())
1993         UncondBranchPreds.push_back(P);
1994       else
1995         CondBranchPreds.push_back(BI);
1996     }
1997   }
1998   
1999   // If we found some, do the transformation!
2000   if (!UncondBranchPreds.empty()) {
2001     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2002       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2003       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2004             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2005       Instruction *UncondBranch = Pred->getTerminator();
2006       // Clone the return and add it to the end of the predecessor.
2007       Instruction *NewRet = RI->clone();
2008       Pred->getInstList().push_back(NewRet);
2009       
2010       // If the return instruction returns a value, and if the value was a
2011       // PHI node in "BB", propagate the right value into the return.
2012       for (User::op_iterator i = NewRet->op_begin(), e = NewRet->op_end();
2013            i != e; ++i)
2014         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*i))
2015           if (PN->getParent() == BB)
2016             *i = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
2017       
2018       // Update any PHI nodes in the returning block to realize that we no
2019       // longer branch to them.
2020       BB->removePredecessor(Pred);
2021       UncondBranch->eraseFromParent();
2022     }
2023     
2024     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2025     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2026       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2027       BB->eraseFromParent();
2028     
2029     return true;
2030   }
2031   
2032   // Check out all of the conditional branches going to this return
2033   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2034   // branch itself into a select/return pair.
2035   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2036     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2037     
2038     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2039     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2040         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2041         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI))
2042       return true;
2043   }
2044   return false;
2045 }
2046
2047 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnwind(UnwindInst *UI) {
2048   // Check to see if the first instruction in this block is just an unwind.
2049   // If so, replace any invoke instructions which use this as an exception
2050   // destination with call instructions.
2051   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2052   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2053
2054   bool Changed = false;
2055   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2056   while (!Preds.empty()) {
2057     BasicBlock *Pred = Preds.back();
2058     InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
2059     if (II && II->getUnwindDest() == BB) {
2060       // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
2061       // is now a fall through.
2062       BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2063       Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
2064       
2065       // Insert the call now.
2066       SmallVector<Value*,8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2067       CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2068                                       Args.begin(), Args.end(),
2069                                       II->getName(), BI);
2070       CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2071       CI->setAttributes(II->getAttributes());
2072       // If the invoke produced a value, the Call now does instead.
2073       II->replaceAllUsesWith(CI);
2074       delete II;
2075       Changed = true;
2076     }
2077     
2078     Preds.pop_back();
2079   }
2080   
2081   // If this block is now dead (and isn't the entry block), remove it.
2082   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2083       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2084     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2085     BB->eraseFromParent();
2086     return true;
2087   }
2088   
2089   return Changed;  
2090 }
2091
2092 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2093   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2094   
2095   bool Changed = false;
2096   
2097   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2098   // be removed, do so.
2099   while (UI != BB->begin()) {
2100     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2101     --BBI;
2102     // Do not delete instructions that can have side effects, like calls
2103     // (which may never return) and volatile loads and stores.
2104     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2105     
2106     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
2107       if (SI->isVolatile())
2108         break;
2109     
2110     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
2111       if (LI->isVolatile())
2112         break;
2113     
2114     // Delete this instruction
2115     BBI->eraseFromParent();
2116     Changed = true;
2117   }
2118   
2119   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2120   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2121   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2122   
2123   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2124   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2125     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2126     
2127     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2128       if (BI->isUnconditional()) {
2129         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2130           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2131           TI->eraseFromParent();
2132           Changed = true;
2133         }
2134       } else {
2135         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2136           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(1), BI);
2137           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2138         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2139           BranchInst::Create(BI->getSuccessor(0), BI);
2140           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2141           Changed = true;
2142         }
2143       }
2144     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2145       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2146         if (SI->getSuccessor(i) == BB) {
2147           BB->removePredecessor(SI->getParent());
2148           SI->removeCase(i);
2149           --i; --e;
2150           Changed = true;
2151         }
2152       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
2153       // destination and make it the default.
2154       if (SI->getSuccessor(0) == BB) {
2155         std::map<BasicBlock*, unsigned> Popularity;
2156         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2157           Popularity[SI->getSuccessor(i)]++;
2158         
2159         // Find the most popular block.
2160         unsigned MaxPop = 0;
2161         BasicBlock *MaxBlock = 0;
2162         for (std::map<BasicBlock*, unsigned>::iterator
2163              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
2164           if (I->second > MaxPop) {
2165             MaxPop = I->second;
2166             MaxBlock = I->first;
2167           }
2168         }
2169         if (MaxBlock) {
2170           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
2171           // edges to it.
2172           SI->setSuccessor(0, MaxBlock);
2173           Changed = true;
2174           
2175           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
2176           // it.
2177           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
2178             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
2179               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
2180           
2181           for (unsigned i = 1, e = SI->getNumCases(); i != e; ++i)
2182             if (SI->getSuccessor(i) == MaxBlock) {
2183               SI->removeCase(i);
2184               --i; --e;
2185             }
2186         }
2187       }
2188     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2189       if (II->getUnwindDest() == BB) {
2190         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
2191         // place to note that the call does not throw though.
2192         BranchInst *BI = BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2193         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
2194         
2195         // Insert the call now...
2196         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
2197         CallInst *CI = CallInst::Create(II->getCalledValue(),
2198                                         Args.begin(), Args.end(),
2199                                         II->getName(), BI);
2200         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
2201         CI->setAttributes(II->getAttributes());
2202         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
2203         II->replaceAllUsesWith(CI);
2204         delete II;
2205         Changed = true;
2206       }
2207     }
2208   }
2209   
2210   // If this block is now dead, remove it.
2211   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2212       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
2213     // We know there are no successors, so just nuke the block.
2214     BB->eraseFromParent();
2215     return true;
2216   }
2217
2218   return Changed;
2219 }
2220
2221
2222 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI) {
2223   // If this switch is too complex to want to look at, ignore it.
2224   if (!isValueEqualityComparison(SI))
2225     return false;
2226
2227   BasicBlock *BB = SI->getParent();
2228
2229   // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2230   // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
2231   if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2232     if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred))
2233       return SimplifyCFG(BB) | true;
2234   
2235   // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
2236   // away into any preds.
2237   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2238   // Ignore dbg intrinsics.
2239   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2240     ++BBI;
2241   if (SI == &*BBI)
2242     if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI))
2243       return SimplifyCFG(BB) | true;
2244   
2245   return false;
2246 }
2247
2248 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
2249   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
2250   bool Changed = false;
2251   
2252   // Eliminate redundant destinations.
2253   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
2254   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
2255     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
2256     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
2257       Dest->removePredecessor(BB);
2258       IBI->removeDestination(i);
2259       --i; --e;
2260       Changed = true;
2261     }
2262   } 
2263
2264   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
2265     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
2266     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
2267     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2268     return true;
2269   }
2270   
2271   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
2272     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
2273     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
2274     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
2275     return true;
2276   }
2277   
2278   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
2279     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
2280       return SimplifyCFG(BB) | true;
2281   }
2282   return Changed;
2283 }
2284
2285 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI) {
2286   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2287   
2288   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
2289   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2290   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
2291       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
2292     return true;
2293   
2294   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
2295   // against a constant, try to simplify the block.
2296   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
2297     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
2298       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
2299         ;
2300       if (I->isTerminator() && TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, TD))
2301         return true;
2302     }
2303   
2304   return false;
2305 }
2306
2307
2308 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI) {
2309   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2310   
2311   // Conditional branch
2312   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
2313     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
2314     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
2315     // switch.
2316     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
2317       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred))
2318         return SimplifyCFG(BB) | true;
2319     
2320     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
2321     // Ignore dbg intrinsics.
2322     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
2323     // Ignore dbg intrinsics.
2324     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2325       ++I;
2326     if (&*I == BI) {
2327       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2328         return SimplifyCFG(BB) | true;
2329     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
2330       ++I;
2331       // Ignore dbg intrinsics.
2332       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2333         ++I;
2334       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI))
2335         return SimplifyCFG(BB) | true;
2336     }
2337   }
2338   
2339   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
2340   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD))
2341     return true;
2342   
2343   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
2344   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
2345   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
2346   // can hoist it up to the branching block.
2347   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
2348     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2349       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
2350         return SimplifyCFG(BB) | true;
2351     } else {
2352       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
2353       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
2354       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
2355       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2356           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2357         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
2358           return SimplifyCFG(BB) | true;
2359     }
2360   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
2361     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
2362     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
2363     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
2364     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
2365         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2366       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
2367         return SimplifyCFG(BB) | true;
2368   }
2369   
2370   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
2371   // through this block if any PHI node entries are constants.
2372   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
2373     if (PN->getParent() == BI->getParent())
2374       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
2375         return SimplifyCFG(BB) | true;
2376   
2377   // If this basic block is ONLY a setcc and a branch, and if a predecessor
2378   // branches to us and one of our successors, fold the setcc into the
2379   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
2380   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
2381     return SimplifyCFG(BB) | true;
2382   
2383   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
2384   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
2385     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
2386       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
2387         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
2388           return SimplifyCFG(BB) | true;
2389
2390   return false;
2391 }
2392
2393 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
2394   bool Changed = false;
2395
2396   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
2397   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
2398
2399   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
2400   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
2401   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
2402        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
2403       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
2404     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
2405     DeleteDeadBlock(BB);
2406     return true;
2407   }
2408
2409   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
2410   // away...
2411   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
2412
2413   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
2414   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
2415
2416   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
2417   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
2418   // if there are no PHI nodes.
2419   //
2420   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
2421     return true;
2422   
2423   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
2424   // eliminate it, do so now.
2425   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
2426     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
2427       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
2428
2429   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
2430     if (BI->isUnconditional()) {
2431       if (SimplifyUncondBranch(BI)) return true;
2432     } else {
2433       if (SimplifyCondBranch(BI)) return true;
2434     }
2435   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
2436     if (SimplifyReturn(RI)) return true;
2437   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
2438     if (SimplifySwitch(SI)) return true;
2439   } else if (UnreachableInst *UI =
2440                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
2441     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
2442   } else if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator())) {
2443     if (SimplifyUnwind(UI)) return true;
2444   } else if (IndirectBrInst *IBI =
2445                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
2446     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
2447   }
2448
2449   return Changed;
2450 }
2451
2452 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
2453 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
2454 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
2455 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
2456 ///
2457 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetData *TD) {
2458   return SimplifyCFGOpt(TD).run(BB);
2459 }