[SimplifyCFG] Extend SimplifyResume to handle phi of trivial landing pad.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Metadata.h"
37 #include "llvm/IR/Module.h"
38 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
39 #include "llvm/IR/Operator.h"
40 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
41 #include "llvm/IR/Type.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <map>
50 #include <set>
51 using namespace llvm;
52 using namespace PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
55
56 // Chosen as 2 so as to be cheap, but still to have enough power to fold
57 // a select, so the "clamp" idiom (of a min followed by a max) will be caught.
58 // To catch this, we need to fold a compare and a select, hence '2' being the
59 // minimum reasonable default.
60 static cl::opt<unsigned>
61 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(2),
62    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 2)"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
66        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
67
68 static cl::opt<bool>
69 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
70        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
71
72 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
73     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
74     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
75
76 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
77 STATISTIC(NumLinearMaps, "Number of switch instructions turned into linear mapping");
78 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
79 STATISTIC(NumLookupTablesHoles, "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
80 STATISTIC(NumTableCmpReuses, "Number of reused switch table lookup compares");
81 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
82 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
83
84 namespace {
85   // The first field contains the value that the switch produces when a certain
86   // case group is selected, and the second field is a vector containing the
87   // cases composing the case group.
88   typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
89     SwitchCaseResultVectorTy;
90   // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
91   // and the second field contains the value generated for a certain case in the
92   // switch for that PHI.
93   typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
94
95   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
96   struct ValueEqualityComparisonCase {
97     ConstantInt *Value;
98     BasicBlock *Dest;
99
100     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
101       : Value(Value), Dest(Dest) {}
102
103     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
104       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
105       return Value < RHS.Value;
106     }
107
108     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
109   };
110
111 class SimplifyCFGOpt {
112   const TargetTransformInfo &TTI;
113   const DataLayout &DL;
114   unsigned BonusInstThreshold;
115   AssumptionCache *AC;
116   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
117   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
118                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
119   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
120                                                      BasicBlock *Pred,
121                                                      IRBuilder<> &Builder);
122   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
123                                            IRBuilder<> &Builder);
124
125   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
126   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
127   bool SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI);
128   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
129   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
130   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
131   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
132   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
133
134 public:
135   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
136                  unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC)
137       : TTI(TTI), DL(DL), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), AC(AC) {}
138   bool run(BasicBlock *BB);
139 };
140 }
141
142 /// Return true if it is safe to merge these two
143 /// terminator instructions together.
144 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
145   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
146
147   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
148   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
149   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
150   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
151   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
152   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
153
154   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
155     if (SI1Succs.count(*I))
156       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
157            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
158         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
159         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
160             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
161           return false;
162       }
163
164   return true;
165 }
166
167 /// Return true if it is safe and profitable to merge these two terminator
168 /// instructions together, where SI1 is an unconditional branch. PhiNodes will
169 /// store all PHI nodes in common successors.
170 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
171                                           BranchInst *SI2,
172                                           Instruction *Cond,
173                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
174   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
175   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
176
177   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
178   // common successors:
179   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
180   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
181   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
182   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
183   if (!Ci2) return false;
184   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
185         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
186       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
187         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
188     return false;
189
190   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
191   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
192   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
193   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
194     if (SI1Succs.count(*I))
195       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
196            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
197         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
198         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
199             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
200           return false;
201         PhiNodes.push_back(PN);
202       }
203   return true;
204 }
205
206 /// Update PHI nodes in Succ to indicate that there will now be entries in it
207 /// from the 'NewPred' block. The values that will be flowing into the PHI nodes
208 /// will be the same as those coming in from ExistPred, an existing predecessor
209 /// of Succ.
210 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
211                                   BasicBlock *ExistPred) {
212   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
213
214   PHINode *PN;
215   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
216        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
217     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
218 }
219
220 /// Compute an abstract "cost" of speculating the given instruction,
221 /// which is assumed to be safe to speculate. TCC_Free means cheap,
222 /// TCC_Basic means less cheap, and TCC_Expensive means prohibitively
223 /// expensive.
224 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I,
225                                        const TargetTransformInfo &TTI) {
226   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
227          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
228   return TTI.getUserCost(I);
229 }
230
231 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
232 /// return true if the specified value dominates the block.  We
233 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
234 /// which works well enough for us.
235 ///
236 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
237 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
238 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
239 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
240 /// set and true is returned.
241 ///
242 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
243 /// Select whose cost is 2.
244 ///
245 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
246 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
247 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
248 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
249                                 SmallPtrSetImpl<Instruction*> *AggressiveInsts,
250                                 unsigned &CostRemaining,
251                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
252   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
253   if (!I) {
254     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
255     // can be executed unconditionally.
256     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
257       if (C->canTrap())
258         return false;
259     return true;
260   }
261   BasicBlock *PBB = I->getParent();
262
263   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
264   // the bottom of this block.
265   if (PBB == BB) return false;
266
267   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
268   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
269   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
270   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
271   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
272     return true;
273
274   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
275   // instructions in the 'if region'.
276   if (!AggressiveInsts) return false;
277
278   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
279   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
280
281   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
282   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
283   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
284   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
285     return false;
286
287   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
288
289   if (Cost > CostRemaining)
290     return false;
291
292   CostRemaining -= Cost;
293
294   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
295   // not take us over the cost threshold.
296   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
297     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI))
298       return false;
299   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
300   AggressiveInsts->insert(I);
301   return true;
302 }
303
304 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
305 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
306 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
307   // Normal constant int.
308   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
309   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
310     return CI;
311
312   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
313   // ConstantInt if possible.
314   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
315
316   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
317   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
318     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
319
320   // IntToPtr const int.
321   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
322     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
323       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
324         // The constant is very likely to have the right type already.
325         if (CI->getType() == PtrTy)
326           return CI;
327         else
328           return cast<ConstantInt>
329             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
330       }
331   return nullptr;
332 }
333
334 namespace {
335
336 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
337 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
338 /// structure.
339 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
340 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
341 /// representing the different cases for the switch.
342 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
343 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
344 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
345 /// fail.
346 struct ConstantComparesGatherer {
347   const DataLayout &DL;
348   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
349   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
350   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
351   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
352
353   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
354   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
355       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
356     gather(Cond);
357   }
358
359   /// Prevent copy
360   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
361   ConstantComparesGatherer &
362   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
363
364 private:
365
366   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
367   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
368   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
369     if(CompValue && CompValue != NewVal) return false;
370     CompValue = NewVal;
371     return (CompValue != nullptr);
372   }
373
374   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
375   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
376   /// match depending on isEQ).
377   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
378   /// against is placed in CompValue.
379   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
380   /// is found but the value compared to is different.
381   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
382     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
383     ICmpInst *ICI;
384     ConstantInt *C;
385     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
386              (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
387       return false;
388     }
389
390     Value *RHSVal;
391     ConstantInt *RHSC;
392
393     // Pattern match a special case
394     // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
395     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
396     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
397       if (match(ICI->getOperand(0),
398                 m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
399         APInt Not = ~RHSC->getValue();
400         if (Not.isPowerOf2()) {
401           // If we already have a value for the switch, it has to match!
402           if(!setValueOnce(RHSVal))
403             return false;
404
405           Vals.push_back(C);
406           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
407                                           C->getValue() | Not));
408           UsedICmps++;
409           return true;
410         }
411       }
412
413       // If we already have a value for the switch, it has to match!
414       if(!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
415         return false;
416
417       UsedICmps++;
418       Vals.push_back(C);
419       return ICI->getOperand(0);
420     }
421
422     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
423     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
424         ICI->getPredicate(), C->getValue());
425
426     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
427     // compare idiom as emitted by instcombine.
428     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
429     if(match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
430       Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
431       CandidateVal = RHSVal;
432     }
433
434     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
435     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
436     // x != 0 && x != 1.
437     if (!isEQ)
438       Span = Span.inverse();
439
440     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
441     if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet()) {
442       return false;
443     }
444
445     // If we already have a value for the switch, it has to match!
446     if(!setValueOnce(CandidateVal))
447       return false;
448
449     // Add all values from the range to the set
450     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
451       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
452
453     UsedICmps++;
454     return true;
455
456   }
457
458   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
459   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
460   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
461   /// vector.
462   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
463   void gather(Value *V) {
464     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
465     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
466
467     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
468     SmallVector<Value *, 8> DFT;
469
470     // Initialize
471     DFT.push_back(V);
472
473     while(!DFT.empty()) {
474       V = DFT.pop_back_val();
475
476       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
477         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
478         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
479           DFT.push_back(I->getOperand(1));
480           DFT.push_back(I->getOperand(0));
481           continue;
482         }
483
484         // Try to match the current instruction
485         if (matchInstruction(I, isEQ))
486           // Match succeed, continue the loop
487           continue;
488       }
489
490       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
491       // comparison against the same value as the others.
492       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
493       if (!Extra) {
494         Extra = V;
495         continue;
496       }
497       // Failed to parse a proper sequence, abort now
498       CompValue = nullptr;
499       break;
500     }
501   }
502 };
503
504 }
505
506 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
507   Instruction *Cond = nullptr;
508   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
509     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
510   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
511     if (BI->isConditional())
512       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
513   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
514     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
515   }
516
517   TI->eraseFromParent();
518   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
519 }
520
521 /// Return true if the specified terminator checks
522 /// to see if a value is equal to constant integer value.
523 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
524   Value *CV = nullptr;
525   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
526     // Do not permit merging of large switch instructions into their
527     // predecessors unless there is only one predecessor.
528     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
529                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
530       CV = SI->getCondition();
531   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
532     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
533       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
534         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
535           CV = ICI->getOperand(0);
536       }
537
538   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
539   if (CV) {
540     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
541       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
542       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
543         CV = Ptr;
544     }
545   }
546   return CV;
547 }
548
549 /// Given a value comparison instruction,
550 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
551 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
552 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
553                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
554                                                                        &Cases) {
555   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
556     Cases.reserve(SI->getNumCases());
557     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
558       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
559                                                   i.getCaseSuccessor()));
560     return SI->getDefaultDest();
561   }
562
563   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
564   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
565   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
566   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
567                                                              DL),
568                                               Succ));
569   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
570 }
571
572
573 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
574 /// in the list that match the specified block.
575 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
576                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
577   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
578 }
579
580 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
581 static bool
582 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
583               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
584   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
585
586   // Make V1 be smaller than V2.
587   if (V1->size() > V2->size())
588     std::swap(V1, V2);
589
590   if (V1->size() == 0) return false;
591   if (V1->size() == 1) {
592     // Just scan V2.
593     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
594     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
595       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
596         return true;
597   }
598
599   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
600   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
601   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
602   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
603   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
604     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
605       return true;
606     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
607       ++i1;
608     else
609       ++i2;
610   }
611   return false;
612 }
613
614 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
615 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
616 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
617 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
618 /// very limited form of jump threading.
619 bool SimplifyCFGOpt::
620 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
621                                               BasicBlock *Pred,
622                                               IRBuilder<> &Builder) {
623   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
624   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
625
626   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
627   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
628   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
629
630   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
631   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
632
633   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
634   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
635   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
636                                                         PredCases);
637   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
638
639   // Find information about how control leaves this block.
640   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
641   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
642   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
643
644   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
645   // simplify TI based on this knowledge.
646   if (PredDef == TI->getParent()) {
647     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
648     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
649     // can simplify TI.
650     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
651       return false;
652
653     if (isa<BranchInst>(TI)) {
654       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
655       // uncond br.
656       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
657       // Insert the new branch.
658       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
659       (void) NI;
660
661       // Remove PHI node entries for the dead edge.
662       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
663
664       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
665            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
666
667       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
668       return true;
669     }
670
671     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
672     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
673     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
674     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
675       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
676
677     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
678                  << "Through successor TI: " << *TI);
679
680     // Collect branch weights into a vector.
681     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
682     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
683     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
684     if (HasWeight)
685       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
686            ++MD_i) {
687         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
688         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
689       }
690     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
691       --i;
692       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
693         if (HasWeight) {
694           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
695           Weights.pop_back();
696         }
697         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
698         SI->removeCase(i);
699       }
700     }
701     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
702       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
703                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
704                       createBranchWeights(Weights));
705
706     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
707     return true;
708   }
709
710   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
711   // which value (or set of values) this is.
712   ConstantInt *TIV = nullptr;
713   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
714   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
715     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
716       if (TIV)
717         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
718       TIV = PredCases[i].Value;
719     }
720   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
721
722   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
723   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
724   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
725   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
726     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
727       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
728       break;
729     }
730
731   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
732   if (!TheRealDest) TheRealDest = ThisDef;
733
734   // Remove PHI node entries for dead edges.
735   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
736   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
737     if (*SI != CheckEdge)
738       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
739     else
740       CheckEdge = nullptr;
741
742   // Insert the new branch.
743   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
744   (void) NI;
745
746   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
747             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
748
749   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
750   return true;
751 }
752
753 namespace {
754   /// This class implements a stable ordering of constant
755   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
756   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
757   struct ConstantIntOrdering {
758     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
759       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
760     }
761   };
762 }
763
764 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
765                                     ConstantInt *const *P2) {
766   const ConstantInt *LHS = *P1;
767   const ConstantInt *RHS = *P2;
768   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
769     return 1;
770   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
771     return 0;
772   return -1;
773 }
774
775 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
776   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
777   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
778     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
779       return MDS->getString().equals("branch_weights");
780
781   return false;
782 }
783
784 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
785 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
786 /// metadata.
787 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
788                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
789   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
790   assert(MD);
791   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
792     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
793     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
794   }
795
796   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
797   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
798   // default weight to be the first entry.
799   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
800     assert(Weights.size() == 2);
801     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
802     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
803       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
804   }
805 }
806
807 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
808 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
809   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
810   if (Max > UINT_MAX) {
811     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
812     for (uint64_t &I : Weights)
813       I >>= Offset;
814   }
815 }
816
817 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
818 /// (either a switch or a branch on "X == c").
819 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
820 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
821 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
822                                                          IRBuilder<> &Builder) {
823   BasicBlock *BB = TI->getParent();
824   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
825   assert(CV && "Not a comparison?");
826   bool Changed = false;
827
828   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
829   while (!Preds.empty()) {
830     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
831
832     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
833     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
834     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
835
836     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
837       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
838       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
839       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
840
841       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
842       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
843
844       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
845       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
846       // build.
847       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
848
849       // Update the branch weight metadata along the way
850       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
851       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
852       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
853
854       if (PredHasWeights) {
855         GetBranchWeights(PTI, Weights);
856         // branch-weight metadata is inconsistent here.
857         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
858           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
859       } else if (SuccHasWeights)
860         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
861         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
862         // successor's weights
863         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
864
865       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
866       if (SuccHasWeights) {
867         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
868         // branch-weight metadata is inconsistent here.
869         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
870           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
871       } else if (PredHasWeights)
872         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
873
874       if (PredDefault == BB) {
875         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
876         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
877         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
878         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
879           if (PredCases[i].Dest != BB)
880             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
881           else {
882             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
883             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
884
885             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
886               // Increase weight for the default case.
887               Weights[0] += Weights[i+1];
888               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
889               Weights.pop_back();
890             }
891
892             PredCases.pop_back();
893             --i; --e;
894           }
895
896         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
897         if (PredDefault != BBDefault) {
898           PredDefault->removePredecessor(Pred);
899           PredDefault = BBDefault;
900           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
901         }
902
903         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
904         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
905         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
906           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
907               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
908             PredCases.push_back(BBCases[i]);
909             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
910             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
911               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
912               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
913               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
914               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
915               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
916             }
917           }
918
919         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
920           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
921           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
922           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
923             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
924           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
925           Weights[0] *= SuccWeights[0];
926         }
927       } else {
928         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
929         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
930         // activated.
931         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
932         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
933         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
934           if (PredCases[i].Dest == BB) {
935             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
936
937             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
938               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
939               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
940               Weights.pop_back();
941             }
942
943             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
944             PredCases.pop_back();
945             --i; --e;
946           }
947
948         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
949         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
950         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
951           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
952             // If this is one we are capable of getting...
953             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
954               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
955             PredCases.push_back(BBCases[i]);
956             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
957             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
958           }
959
960         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
961         // they must go to the default destination of TI.
962         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
963                                     PTIHandled.begin(),
964                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
965           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
966             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
967           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
968           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
969         }
970       }
971
972       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
973       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
974       // successors.
975       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
976         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
977
978       Builder.SetInsertPoint(PTI);
979       // Convert pointer to int before we switch.
980       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
981         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
982                                     "magicptr");
983       }
984
985       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
986       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
987                                                PredCases.size());
988       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
989       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
990         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
991
992       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
993         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
994         FitWeights(Weights);
995
996         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
997
998         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
999                            MDBuilder(BB->getContext()).
1000                            createBranchWeights(MDWeights));
1001       }
1002
1003       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1004
1005       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1006       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1007       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1008       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1009       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1010         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1011           if (!InfLoopBlock) {
1012             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1013             // or it won't matter if it's hot. :)
1014             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1015                                               "infloop", BB->getParent());
1016             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1017           }
1018           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1019         }
1020
1021       Changed = true;
1022     }
1023   }
1024   return Changed;
1025 }
1026
1027 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1028 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1029 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1030 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1031                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1032   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1033     PHINode *PN;
1034     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1035          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1036       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1037       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1038       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
1039         return false;
1040       }
1041     }
1042   }
1043   return true;
1044 }
1045
1046 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1047
1048 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1049 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1050 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1051 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1052                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1053   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1054   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1055   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1056   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1057   // identical order.
1058   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1059   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1060
1061   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1062   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1063
1064   Instruction *I1 = &*BB1_Itr++, *I2 = &*BB2_Itr++;
1065   // Skip debug info if it is not identical.
1066   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1067   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1068   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1069     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1070       I1 = &*BB1_Itr++;
1071     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1072       I2 = &*BB2_Itr++;
1073   }
1074   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1075       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1076     return false;
1077
1078   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1079
1080   bool Changed = false;
1081   do {
1082     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1083     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1084     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1085       goto HoistTerminator;
1086
1087     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1088       return Changed;
1089
1090     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1091     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1092     // the now redundant second instruction.
1093     BIParent->getInstList().splice(BI->getIterator(), BB1->getInstList(), I1);
1094     if (!I2->use_empty())
1095       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1096     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1097     unsigned KnownIDs[] = {
1098         LLVMContext::MD_tbaa,    LLVMContext::MD_range,
1099         LLVMContext::MD_fpmath,  LLVMContext::MD_invariant_load,
1100         LLVMContext::MD_nonnull, LLVMContext::MD_invariant_group};
1101     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1102     I2->eraseFromParent();
1103     Changed = true;
1104
1105     I1 = &*BB1_Itr++;
1106     I2 = &*BB2_Itr++;
1107     // Skip debug info if it is not identical.
1108     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1109     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1110     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1111       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1112         I1 = &*BB1_Itr++;
1113       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1114         I2 = &*BB2_Itr++;
1115     }
1116   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1117
1118   return true;
1119
1120 HoistTerminator:
1121   // It may not be possible to hoist an invoke.
1122   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1123     return Changed;
1124
1125   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1126     PHINode *PN;
1127     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1128          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1129       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1130       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1131       if (BB1V == BB2V)
1132         continue;
1133
1134       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1135       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1136       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1137           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1138        return Changed;
1139
1140       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1141         return Changed;
1142       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1143         return Changed;
1144     }
1145   }
1146
1147   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1148   Instruction *NT = I1->clone();
1149   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1150   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1151     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1152     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1153     NT->takeName(I1);
1154   }
1155
1156   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1157   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1158   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1159   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1160   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1161   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1162   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1163     PHINode *PN;
1164     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1165          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1166       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1167       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1168       if (BB1V == BB2V) continue;
1169
1170       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1171       // that determines the right value.
1172       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1173       if (!SI)
1174         SI = cast<SelectInst>
1175           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1176                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1177
1178       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1179       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1180         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1181           PN->setIncomingValue(i, SI);
1182     }
1183   }
1184
1185   // Update any PHI nodes in our new successors.
1186   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1187     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1188
1189   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1190   return true;
1191 }
1192
1193 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1194 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1195 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1196 /// in the two predecessors to BBEnd.
1197 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1198   assert(BI1->isUnconditional());
1199   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1200   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1201
1202   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1203   // an unconditional branch.
1204   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1205   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1206   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1207     return false;
1208   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1209   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1210     return false;
1211   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1212   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1213   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1214     return false;
1215
1216   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1217   SmallDenseMap<std::pair<Value *, Value *>, PHINode *> JointValueMap;
1218   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = nullptr;
1219   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end(); I != E; ++I) {
1220     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1221       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1222       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1223       JointValueMap[std::make_pair(BB1V, BB2V)] = PN;
1224     } else {
1225       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1226       break;
1227     }
1228   }
1229   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1230     return false;
1231
1232   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1233   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1234   // instructions in an identical order.
1235   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1236                                              RE1 = BB1->getInstList().rend(),
1237                                              RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1238                                              RE2 = BB2->getInstList().rend();
1239   // Skip debug info.
1240   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1241   if (RI1 == RE1)
1242     return false;
1243   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1244   if (RI2 == RE2)
1245     return false;
1246   // Skip the unconditional branches.
1247   ++RI1;
1248   ++RI2;
1249
1250   bool Changed = false;
1251   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1252     // Skip debug info.
1253     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1254     if (RI1 == RE1)
1255       return Changed;
1256     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1257     if (RI2 == RE2)
1258       return Changed;
1259
1260     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1261     auto InstPair = std::make_pair(I1, I2);
1262     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1263     // perform the same operation.
1264     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1265     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1266         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1267         I1->isEHPad() || I2->isEHPad() ||
1268         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1269         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1270         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1271         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1272         !JointValueMap.count(InstPair))
1273       return Changed;
1274
1275     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1276     // TODO: Add support of communativity.
1277     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1278     bool SwapOpnds = false;
1279     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1280         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1281         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1282         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1283          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1284       ICmp2->swapOperands();
1285       SwapOpnds = true;
1286     }
1287     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1288       if (SwapOpnds)
1289         ICmp2->swapOperands();
1290       return Changed;
1291     }
1292
1293     // The operands should be either the same or they need to be generated
1294     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1295     // a single pair of different operands.
1296     Value *DifferentOp1 = nullptr, *DifferentOp2 = nullptr;
1297     unsigned Op1Idx = ~0U;
1298     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1299       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1300         continue;
1301       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or if
1302       // we need a PHI node to replace a constant.
1303       if (Op1Idx != ~0U ||
1304           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1305           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1306         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1307         if (SwapOpnds)
1308           ICmp2->swapOperands();
1309         return Changed;
1310       }
1311       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1312       Op1Idx = I;
1313       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1314     }
1315
1316     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n");
1317     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n");
1318
1319     // We insert the pair of different operands to JointValueMap and
1320     // remove (I1, I2) from JointValueMap.
1321     if (Op1Idx != ~0U) {
1322       auto &NewPN = JointValueMap[std::make_pair(DifferentOp1, DifferentOp2)];
1323       if (!NewPN) {
1324         NewPN =
1325             PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1326                             DifferentOp1->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1327         NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1328         NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1329         DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1330       }
1331       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1332       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1333     }
1334     PHINode *OldPN = JointValueMap[InstPair];
1335     JointValueMap.erase(InstPair);
1336
1337     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1338     // instruction in the basic block down.
1339     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1340     // Sink the instruction.
1341     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd->getIterator(),
1342                                 BB1->getInstList(), I1);
1343     if (!OldPN->use_empty())
1344       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1345     OldPN->eraseFromParent();
1346
1347     if (!I2->use_empty())
1348       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1349     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1350     // TODO: Use combineMetadata here to preserve what metadata we can
1351     // (analogous to the hoisting case above).
1352     I2->eraseFromParent();
1353
1354     if (UpdateRE1)
1355       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1356     if (UpdateRE2)
1357       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1358     FirstNonPhiInBBEnd = &*I1;
1359     NumSinkCommons++;
1360     Changed = true;
1361   }
1362   return Changed;
1363 }
1364
1365 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1366 /// conditional block.
1367 ///
1368 /// We are looking for code like the following:
1369 ///   BrBB:
1370 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1371 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1372 ///     ... // function).
1373 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1374 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1375 ///   ThenBB:
1376 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1377 ///     br label EndBB
1378 ///   EndBB:
1379 ///     ...
1380 ///   We are going to transform this into:
1381 ///   BrBB:
1382 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1383 ///     ... //
1384 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1385 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1386 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1387 ///     ...
1388 ///
1389 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1390 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1391 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1392                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1393   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1394   if (!StoreToHoist)
1395     return nullptr;
1396
1397   // Volatile or atomic.
1398   if (!StoreToHoist->isSimple())
1399     return nullptr;
1400
1401   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1402
1403   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1404   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1405   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1406        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1407     Instruction *CurI = &*RI;
1408
1409     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1410     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1411       return nullptr;
1412
1413     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1414     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1415     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1416       // Found the previous store, return its value operand.
1417       return SI->getValueOperand();
1418     else if (SI)
1419       return nullptr; // Unknown store.
1420   }
1421
1422   return nullptr;
1423 }
1424
1425 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1426 ///
1427 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1428 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1429 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1430 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1431 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1432 ///
1433 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1434 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1435 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1436 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1437 ///
1438 ///
1439 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1440 /// \code
1441 ///   BB:
1442 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1443 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1444 ///   ThenBB:
1445 ///     %sub = sub %x, %y
1446 ///     br label BB2
1447 ///   EndBB:
1448 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1449 ///     ...
1450 /// \endcode
1451 ///
1452 /// Into this IR:
1453 /// \code
1454 ///   BB:
1455 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1456 ///     %sub = sub %x, %y
1457 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1458 ///     ...
1459 /// \endcode
1460 ///
1461 /// \returns true if the conditional block is removed.
1462 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1463                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1464   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1465   Value *BrCond = BI->getCondition();
1466   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1467     return false;
1468
1469   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1470   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1471
1472   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1473   // to swap the select operands later.
1474   bool Invert = false;
1475   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1476     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1477     Invert = true;
1478   }
1479   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1480
1481   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1482   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1483   // - They are defined in BB, and
1484   // - They have no side effects, and
1485   // - All of their uses are in CondBB.
1486   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1487
1488   unsigned SpeculationCost = 0;
1489   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1490   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1491   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1492                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1493        BBI != BBE; ++BBI) {
1494     Instruction *I = &*BBI;
1495     // Skip debug info.
1496     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1497       continue;
1498
1499     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1500     // terminator) for now.
1501     ++SpeculationCost;
1502     if (SpeculationCost > 1)
1503       return false;
1504
1505     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1506     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1507         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1508                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1509       return false;
1510     if (!SpeculatedStoreValue &&
1511         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1512             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1513       return false;
1514
1515     // Store the store speculation candidate.
1516     if (SpeculatedStoreValue)
1517       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1518
1519     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1520     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1521     // being sunk into the use block.
1522     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1523          i != e; ++i) {
1524       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1525       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1526           OpI->mayHaveSideEffects())
1527         continue; // Not a candidate for sinking.
1528
1529       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1530     }
1531   }
1532
1533   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1534   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1535   // and so iteration order isn't significant.
1536   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1537            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1538        I != E; ++I)
1539     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1540       ++SpeculationCost;
1541       if (SpeculationCost > 1)
1542         return false;
1543     }
1544
1545   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1546   bool HaveRewritablePHIs = false;
1547   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1548        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1549     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1550     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1551
1552     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1553     // Skip PHIs which are trivial.
1554     if (ThenV == OrigV)
1555       continue;
1556
1557     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1558     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1559         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1560       return false;
1561
1562     HaveRewritablePHIs = true;
1563     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1564     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1565     if (!OrigCE && !ThenCE)
1566       continue; // Known safe and cheap.
1567
1568     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
1569         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
1570       return false;
1571     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
1572     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
1573     unsigned MaxCost = 2 * PHINodeFoldingThreshold *
1574       TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1575     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
1576       return false;
1577
1578     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1579     // getting expanded into Instructions.
1580     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1581     // constant expression.
1582     ++SpeculationCost;
1583     if (SpeculationCost > 1)
1584       return false;
1585   }
1586
1587   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1588   // as well.
1589   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1590     return false;
1591
1592   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1593   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1594
1595   // Insert a select of the value of the speculated store.
1596   if (SpeculatedStoreValue) {
1597     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1598     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1599     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1600     if (Invert)
1601       std::swap(TrueV, FalseV);
1602     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1603                                     "." + FalseV->getName());
1604     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1605   }
1606
1607   // Hoist the instructions.
1608   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
1609                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
1610
1611   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1612   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1613   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1614        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1615     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1616     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1617     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1618     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1619
1620     // Skip PHIs which are trivial.
1621     if (OrigV == ThenV)
1622       continue;
1623
1624     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1625     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1626     // destinations were inverted.
1627     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1628     if (Invert)
1629       std::swap(TrueV, FalseV);
1630     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1631                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1632     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1633     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1634   }
1635
1636   ++NumSpeculations;
1637   return true;
1638 }
1639
1640 /// \returns True if this block contains a CallInst with the NoDuplicate
1641 /// attribute.
1642 static bool HasNoDuplicateCall(const BasicBlock *BB) {
1643   for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
1644     const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1645     if (!CI)
1646       continue;
1647     if (CI->cannotDuplicate())
1648       return true;
1649   }
1650   return false;
1651 }
1652
1653 /// Return true if we can thread a branch across this block.
1654 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1655   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1656   unsigned Size = 0;
1657
1658   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1659     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1660       continue;
1661     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1662     ++Size;
1663
1664     // We can only support instructions that do not define values that are
1665     // live outside of the current basic block.
1666     for (User *U : BBI->users()) {
1667       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
1668       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI)) return false;
1669     }
1670
1671     // Looks ok, continue checking.
1672   }
1673
1674   return true;
1675 }
1676
1677 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
1678 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
1679 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
1680 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
1681   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1682   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1683   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1684   // outside of the block.
1685   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1686     return false;
1687
1688   // Degenerate case of a single entry PHI.
1689   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1690     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1691     return true;
1692   }
1693
1694   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1695   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1696
1697   if (HasNoDuplicateCall(BB)) return false;
1698
1699   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1700   // constants.
1701   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1702     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1703     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1704
1705     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1706     // branch to RealDest.
1707     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1708     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1709
1710     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1711     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1712     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1713
1714     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1715     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1716     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1717     // the edge we are about to create.
1718     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1719                                             RealDest->getName()+".critedge",
1720                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1721     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1722
1723     // Update PHI nodes.
1724     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1725
1726     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1727     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1728     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1729     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1730     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1731     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1732       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1733         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1734         continue;
1735       }
1736       // Clone the instruction.
1737       Instruction *N = BBI->clone();
1738       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1739
1740       // Update operands due to translation.
1741       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1742            i != e; ++i) {
1743         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1744         if (PI != TranslateMap.end())
1745           *i = PI->second;
1746       }
1747
1748       // Check for trivial simplification.
1749       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
1750         TranslateMap[&*BBI] = V;
1751         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1752       } else {
1753         // Insert the new instruction into its new home.
1754         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1755         if (!BBI->use_empty())
1756           TranslateMap[&*BBI] = N;
1757       }
1758     }
1759
1760     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1761     // to EdgeBB instead.
1762     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1763     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1764       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1765         BB->removePredecessor(PredBB);
1766         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1767       }
1768
1769     // Recurse, simplifying any other constants.
1770     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
1771   }
1772
1773   return false;
1774 }
1775
1776 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
1777 /// see if we can eliminate it.
1778 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
1779                                 const DataLayout &DL) {
1780   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1781   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1782   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1783   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1784   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1785   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1786   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1787   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1788   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1789   if (!IfCond ||
1790       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1791       isa<ConstantInt>(IfCond))
1792     return false;
1793
1794   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1795   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1796   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1797   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1798   // fewer PHI nodes in this block.
1799   unsigned NumPhis = 0;
1800   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1801     if (NumPhis > 2)
1802       return false;
1803
1804   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1805   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1806   // that need to be moved to the dominating block.
1807   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1808   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1809            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1810   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1811   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
1812
1813   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1814     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1815     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
1816       PN->replaceAllUsesWith(V);
1817       PN->eraseFromParent();
1818       continue;
1819     }
1820
1821     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1822                              MaxCostVal0, TTI) ||
1823         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1824                              MaxCostVal1, TTI))
1825       return false;
1826   }
1827
1828   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1829   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1830   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1831   if (!PN) return true;
1832
1833   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1834   // often be turned into switches and other things.
1835   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1836       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1837        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1838        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1839     return false;
1840
1841   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1842   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1843   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1844   // worth promoting to select instructions.
1845   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
1846   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1847   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1848   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1849     IfBlock1 = nullptr;
1850   } else {
1851     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1852     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1853       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1854         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1855         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1856         // flow, so the xform is not worth it.
1857         return false;
1858       }
1859   }
1860
1861   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1862     IfBlock2 = nullptr;
1863   } else {
1864     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1865     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1866       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1867         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1868         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1869         // flow, so the xform is not worth it.
1870         return false;
1871       }
1872   }
1873
1874   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1875                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1876
1877   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1878   // do all of the PHI's now.
1879   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1880   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1881
1882   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1883   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1884   if (IfBlock1)
1885     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
1886                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1887                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
1888   if (IfBlock2)
1889     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
1890                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1891                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
1892
1893   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1894     // Change the PHI node into a select instruction.
1895     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1896     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1897
1898     SelectInst *NV =
1899       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1900     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1901     NV->takeName(PN);
1902     PN->eraseFromParent();
1903   }
1904
1905   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1906   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1907   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1908   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1909   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1910   Builder.CreateBr(BB);
1911   OldTI->eraseFromParent();
1912   return true;
1913 }
1914
1915 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
1916 /// try to merge them together into one return,
1917 /// introducing a select if the return values disagree.
1918 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1919                                            IRBuilder<> &Builder) {
1920   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1921   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1922   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1923   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1924   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1925
1926   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1927   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1928   // computation on one path or the other.
1929   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1930     return false;
1931   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1932     return false;
1933
1934   Builder.SetInsertPoint(BI);
1935   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1936   // there is no return value for this function, just change the
1937   // branch into a return.
1938   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1939     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1940     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1941     Builder.CreateRetVoid();
1942     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1943     return true;
1944   }
1945
1946   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1947   // so we can insert a new select instruction.
1948   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1949   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1950
1951   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1952   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1953     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1954       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1955   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1956     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1957       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1958
1959   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1960   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1961   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1962   // constant expression that prevents this transformation from being
1963   // safe.
1964   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1965     if (TCV->canTrap())
1966       return false;
1967   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1968     if (FCV->canTrap())
1969       return false;
1970
1971   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1972   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1973   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1974   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1975
1976   // Insert select instructions where needed.
1977   Value *BrCond = BI->getCondition();
1978   if (TrueValue) {
1979     // Insert a select if the results differ.
1980     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1981     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1982       TrueValue = FalseValue;
1983     } else {
1984       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1985                                        FalseValue, "retval");
1986     }
1987   }
1988
1989   Value *RI = !TrueValue ?
1990     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1991
1992   (void) RI;
1993
1994   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1995                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1996                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1997
1998   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1999
2000   return true;
2001 }
2002
2003 /// Given a conditional BranchInstruction, retrieve the probabilities of the
2004 /// branch taking each edge. Fills in the two APInt parameters and returns true,
2005 /// or returns false if no or invalid metadata was found.
2006 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
2007                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
2008   assert(BI->isConditional() &&
2009          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
2010   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
2011   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
2012   ConstantInt *CITrue =
2013       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
2014   ConstantInt *CIFalse =
2015       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
2016   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
2017   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
2018   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
2019   return true;
2020 }
2021
2022 /// Return true if the given instruction is available
2023 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2024 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2025   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2026     return false;
2027   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
2028     Instruction *PBI = &*I;
2029     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2030     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2031       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2032       Inst->eraseFromParent();
2033       return true;
2034     }
2035   }
2036   return false;
2037 }
2038
2039 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2040 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2041 /// logical operations to pick the right destination.
2042 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2043   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2044
2045   Instruction *Cond = nullptr;
2046   if (BI->isConditional())
2047     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2048   else {
2049     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2050     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2051     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2052     // predecessor.
2053     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2054       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2055         if (PBI->isConditional() &&
2056             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2057              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2058           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
2059                I != E; ) {
2060             Instruction *Curr = &*I++;
2061             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2062               Cond = Curr;
2063               break;
2064             }
2065             // Quit if we can't remove this instruction.
2066             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2067               return false;
2068           }
2069         }
2070
2071     if (!Cond)
2072       return false;
2073   }
2074
2075   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2076       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2077   return false;
2078
2079   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2080   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2081
2082   // Ignore dbg intrinsics.
2083   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2084
2085   if (&*CondIt != BI)
2086     return false;
2087
2088   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2089   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2090   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2091   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2092   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2093   unsigned NumBonusInsts = 0;
2094   for (auto I = BB->begin(); Cond != I; ++I) {
2095     // Ignore dbg intrinsics.
2096     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2097       continue;
2098     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2099       return false;
2100     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2101     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2102     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2103       return false;
2104     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2105     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2106     // and Cond.
2107     ++NumBonusInsts;
2108     // Early exits once we reach the limit.
2109     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2110       return false;
2111   }
2112
2113   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2114   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2115   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2116     if (CE->canTrap())
2117       return false;
2118   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2119     if (CE->canTrap())
2120       return false;
2121
2122   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2123   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2124   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2125   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2126     return false;
2127
2128   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2129     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2130     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2131
2132     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2133     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2134     // blocks.
2135     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2136     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2137         (BI->isConditional() &&
2138          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2139         (!BI->isConditional() &&
2140          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2141       continue;
2142
2143     // Determine if the two branches share a common destination.
2144     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2145     bool InvertPredCond = false;
2146
2147     if (BI->isConditional()) {
2148       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2149         Opc = Instruction::Or;
2150       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2151         Opc = Instruction::And;
2152       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2153         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2154       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2155         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2156       else
2157         continue;
2158     } else {
2159       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2160         continue;
2161     }
2162
2163     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2164     IRBuilder<> Builder(PBI);
2165
2166     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2167     if (InvertPredCond) {
2168       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2169
2170       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2171         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2172         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2173       } else {
2174         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2175                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2176       }
2177
2178       PBI->setCondition(NewCond);
2179       PBI->swapSuccessors();
2180     }
2181
2182     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2183     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2184     // bonus instructions to a predecessor block.
2185     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2186     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2187     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2188     // instructions.
2189     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != BonusInst; ++BonusInst) {
2190       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2191         continue;
2192       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2193       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2194                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2195       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2196
2197       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2198       // its potential value. The previous information might have been valid
2199       // only given the branch precondition.
2200       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2201       // semantics we don't understand.
2202       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2203
2204       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2205       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2206       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2207     }
2208
2209     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2210     // two conditions together.
2211     Instruction *New = Cond->clone();
2212     RemapInstruction(New, VMap,
2213                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingEntries);
2214     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2215     New->takeName(Cond);
2216     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2217
2218     if (BI->isConditional()) {
2219       Instruction *NewCond =
2220         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2221                                             New, "or.cond"));
2222       PBI->setCondition(NewCond);
2223
2224       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2225       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2226                                                   PredFalseWeight);
2227       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2228                                                   SuccFalseWeight);
2229       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2230
2231       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2232         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2233           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2234           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2235           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2236           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2237           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2238           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2239           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2240           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2241           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2242                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2243         }
2244         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2245         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2246       }
2247       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2248         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2249           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2250           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2251           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2252           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2253           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2254               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2255           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2256           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2257         }
2258         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2259         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2260       }
2261       if (NewWeights.size() == 2) {
2262         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2263         FitWeights(NewWeights);
2264
2265         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2266         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2267                          MDBuilder(BI->getContext()).
2268                          createBranchWeights(MDWeights));
2269       } else
2270         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2271     } else {
2272       // Update PHI nodes in the common successors.
2273       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2274         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2275           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2276         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2277         Instruction *MergedCond = nullptr;
2278         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2279           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2280           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2281           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2282           Instruction *NotCond =
2283             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2284                                 "not.cond"));
2285           MergedCond =
2286             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2287                                 NotCond, New,
2288                                 "and.cond"));
2289           if (PBI_C->isOne())
2290             MergedCond =
2291               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2292                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2293                                   "or.cond"));
2294         } else {
2295           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2296           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2297           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2298           MergedCond =
2299             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2300                                 PBI->getCondition(), New,
2301                                 "and.cond"));
2302           if (PBI_C->isOne()) {
2303             Instruction *NotCond =
2304               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2305                                   "not.cond"));
2306             MergedCond =
2307               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2308                                   NotCond, MergedCond,
2309                                   "or.cond"));
2310           }
2311         }
2312         // Update PHI Node.
2313         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2314                                   MergedCond);
2315       }
2316       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2317       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2318       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2319       PBI = New_PBI;
2320     }
2321
2322     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2323     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2324
2325     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2326     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2327       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2328         I->clone()->insertBefore(PBI);
2329
2330     return true;
2331   }
2332   return false;
2333 }
2334
2335 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
2336 /// this function tries to simplify it.  We know
2337 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2338 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2339 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
2340                                            const DataLayout &DL) {
2341   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2342   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2343
2344   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2345   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2346   // this conditional branch redundant.
2347   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2348       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2349     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2350     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2351     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2352       // Turn this into a branch on constant.
2353       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2354       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2355                                         CondIsTrue));
2356       return true;  // Nuke the branch on constant.
2357     }
2358
2359     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2360     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2361     // simplifycfg will thread the block.
2362     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2363       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2364       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
2365           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
2366           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
2367       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2368       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2369       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2370       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2371         BasicBlock *P = *PI;
2372         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2373             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2374             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2375             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2376           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2377           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2378                                               CondIsTrue), P);
2379         } else {
2380           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2381         }
2382       }
2383
2384       BI->setCondition(NewPN);
2385       return true;
2386     }
2387   }
2388
2389   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2390     if (CE->canTrap())
2391       return false;
2392
2393   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2394   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
2395   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2396   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2397   // Ignore dbg intrinsics.
2398   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2399     ++BBI;
2400   if (&*BBI != BI)
2401     return false;
2402
2403   int PBIOp, BIOp;
2404   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2405     PBIOp = BIOp = 0;
2406   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2407     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2408   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2409     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2410   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2411     PBIOp = BIOp = 1;
2412   else
2413     return false;
2414
2415   // Check to make sure that the other destination of this branch
2416   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2417   // keep getting unwound.
2418   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2419     return false;
2420
2421   // Do not perform this transformation if it would require
2422   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2423   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2424
2425   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
2426   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
2427   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
2428
2429   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2430   unsigned NumPhis = 0;
2431   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2432        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis) {
2433     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2434       return false;
2435
2436     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
2437     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2438     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
2439       if (CE->canTrap())
2440         return false;
2441
2442     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2443     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2444     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
2445       if (CE->canTrap())
2446         return false;
2447   }
2448
2449   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2450   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2451
2452   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2453                << "AND: " << *BI->getParent());
2454
2455
2456   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2457   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2458   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2459   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2460   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2461   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2462   // infinite loop with no cond branch.
2463   if (OtherDest == BB) {
2464     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2465     // or it won't matter if it's hot. :)
2466     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2467                                                   "infloop", BB->getParent());
2468     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2469     OtherDest = InfLoopBlock;
2470   }
2471
2472   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2473
2474   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2475   // it alone, but modify PBI.
2476
2477   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2478   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2479   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2480   if (PBIOp)
2481     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2482
2483   Value *BICond = BI->getCondition();
2484   if (BIOp)
2485     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2486
2487   // Merge the conditions.
2488   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2489
2490   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2491   PBI->setCondition(Cond);
2492   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2493   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2494
2495   // Update branch weight for PBI.
2496   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2497   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2498                                               PredFalseWeight);
2499   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2500                                               SuccFalseWeight);
2501   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2502     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2503     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2504     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2505     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2506     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2507     //                                    PredOther * SuccCommon.
2508     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2509     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2510                                   PredOther * SuccCommon,
2511                               PredOther * SuccOther};
2512     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2513     FitWeights(NewWeights);
2514
2515     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2516                      MDBuilder(BI->getContext())
2517                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
2518   }
2519
2520   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2521   // block that are identical to the entries for BI's block.
2522   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2523
2524   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2525   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2526   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2527   // them agree.
2528   PHINode *PN;
2529   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2530        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2531     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2532     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2533     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2534     if (BIV != PBIV) {
2535       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2536       Value *NV = cast<SelectInst>
2537         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2538       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2539     }
2540   }
2541
2542   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2543   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2544
2545   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2546   // one fewer predecessor.
2547   return true;
2548 }
2549
2550 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
2551 // true or to FalseBB if Cond is false.
2552 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2553 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2554 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2555 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2556                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2557                                        uint32_t TrueWeight,
2558                                        uint32_t FalseWeight){
2559   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2560   // First, figure out which successors to preserve.
2561   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2562   // successor.
2563   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2564   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
2565
2566   // Then remove the rest.
2567   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
2568     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2569     if (Succ == KeepEdge1)
2570       KeepEdge1 = nullptr;
2571     else if (Succ == KeepEdge2)
2572       KeepEdge2 = nullptr;
2573     else
2574       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent(),
2575                               /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
2576   }
2577
2578   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2579   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2580
2581   // Insert an appropriate new terminator.
2582   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
2583     if (TrueBB == FalseBB)
2584       // We were only looking for one successor, and it was present.
2585       // Create an unconditional branch to it.
2586       Builder.CreateBr(TrueBB);
2587     else {
2588       // We found both of the successors we were looking for.
2589       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2590       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2591       if (TrueWeight != FalseWeight)
2592         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2593                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2594                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2595     }
2596   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2597     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2598     // terminator must be unreachable.
2599     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2600   } else {
2601     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2602     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2603     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2604     if (!KeepEdge1)
2605       // Only TrueBB was found.
2606       Builder.CreateBr(TrueBB);
2607     else
2608       // Only FalseBB was found.
2609       Builder.CreateBr(FalseBB);
2610   }
2611
2612   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2613   return true;
2614 }
2615
2616 // Replaces
2617 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2618 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2619 // unconditional otherwise.
2620 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2621   // Check for constant integer values in the select.
2622   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2623   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2624   if (!TrueVal || !FalseVal)
2625     return false;
2626
2627   // Find the relevant condition and destinations.
2628   Value *Condition = Select->getCondition();
2629   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2630   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2631
2632   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2633   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2634   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2635   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2636   if (HasWeights) {
2637     GetBranchWeights(SI, Weights);
2638     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2639       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2640                                      getSuccessorIndex()];
2641       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2642                                       getSuccessorIndex()];
2643     }
2644   }
2645
2646   // Perform the actual simplification.
2647   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2648                                     TrueWeight, FalseWeight);
2649 }
2650
2651 // Replaces
2652 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2653 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2654 // with
2655 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2656 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2657   // Check that both operands of the select are block addresses.
2658   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2659   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2660   if (!TBA || !FBA)
2661     return false;
2662
2663   // Extract the actual blocks.
2664   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2665   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2666
2667   // Perform the actual simplification.
2668   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2669                                     0, 0);
2670 }
2671
2672 /// This is called when we find an icmp instruction
2673 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2674 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2675 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2676 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2677 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2678 /// like:
2679 ///
2680 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2681 /// DEFAULT:
2682 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2683 ///   br label %end
2684 /// end:
2685 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2686 ///
2687 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2688 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2689 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2690     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
2691     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
2692     AssumptionCache *AC) {
2693   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2694
2695   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2696   // complex.
2697   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2698
2699   Value *V = ICI->getOperand(0);
2700   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2701
2702   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2703   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2704   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2705   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2706   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2707
2708   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2709   if (SI->getCondition() != V)
2710     return false;
2711
2712   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2713   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2714   // away.
2715   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2716     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2717     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2718     ICI->setOperand(0, VVal);
2719
2720     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
2721       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2722       ICI->eraseFromParent();
2723     }
2724     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2725     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2726   }
2727
2728   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2729   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2730   // and zap it.
2731   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2732     Value *V;
2733     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2734       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2735     else
2736       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2737
2738     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2739     ICI->eraseFromParent();
2740     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2741     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
2742   }
2743
2744   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2745   // the block.
2746   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2747   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
2748   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2749       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2750     return false;
2751
2752   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2753   // true in the PHI.
2754   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2755   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2756
2757   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2758     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2759
2760   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2761   // false depending on if it is EQ or NE.
2762   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2763   ICI->eraseFromParent();
2764
2765   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2766   // the switch to the merge point on the compared value.
2767   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2768                                          BB->getParent(), BB);
2769   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2770   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2771   if (HasWeights) {
2772     GetBranchWeights(SI, Weights);
2773     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2774       // Split weight for default case to case for "Cst".
2775       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2776       Weights.push_back(Weights[0]);
2777
2778       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2779       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2780                       MDBuilder(SI->getContext()).
2781                       createBranchWeights(MDWeights));
2782     }
2783   }
2784   SI->addCase(Cst, NewBB);
2785
2786   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2787   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2788   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2789   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2790   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2791   return true;
2792 }
2793
2794 /// The specified branch is a conditional branch.
2795 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2796 /// fold it into a switch instruction if so.
2797 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
2798                                       const DataLayout &DL) {
2799   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2800   if (!Cond) return false;
2801
2802   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2803   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2804   // 'setne's and'ed together, collect them.
2805
2806   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
2807   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
2808   // Unpack the result
2809   SmallVectorImpl<ConstantInt*> &Values = ConstantCompare.Vals;
2810   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
2811   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
2812   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
2813
2814   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2815   if (!CompVal) return false;
2816
2817   // Avoid turning single icmps into a switch.
2818   if (UsedICmps <= 1)
2819     return false;
2820
2821   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
2822
2823   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2824   // instruction can't handle, remove them now.
2825   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2826   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2827
2828   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2829   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
2830   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2831
2832   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2833   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2834
2835   // Figure out which block is which destination.
2836   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2837   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2838   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2839
2840   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2841
2842   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2843                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2844
2845   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2846   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2847   // right before the condbr to handle it.
2848   if (ExtraCase) {
2849     BasicBlock *NewBB =
2850         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
2851     // Remove the uncond branch added to the old block.
2852     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2853     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2854
2855     if (TrueWhenEqual)
2856       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2857     else
2858       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2859
2860     OldTI->eraseFromParent();
2861
2862     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2863     // for the edge we just added.
2864     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2865
2866     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2867           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2868     BB = NewBB;
2869   }
2870
2871   Builder.SetInsertPoint(BI);
2872   // Convert pointer to int before we switch.
2873   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2874     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
2875         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
2876   }
2877
2878   // Create the new switch instruction now.
2879   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2880
2881   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2882   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2883     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2884
2885   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2886   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2887   // the number of edges added.
2888   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2889        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2890     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2891     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2892     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2893       PN->addIncoming(InVal, BB);
2894   }
2895
2896   // Erase the old branch instruction.
2897   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2898
2899   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2900   return true;
2901 }
2902
2903 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2904   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2905   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2906   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2907   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2908
2909   // If RI->getValue() is a landing pad, check if the first instruction is
2910   // the same landing pad that caused control to branch here. If RI->getValue
2911   // is a phi of landing pad, check its predecessor blocks to see if any of
2912   // them contains a trivial landing pad.
2913   if (RI->getValue() != LPInst && !isa<PHINode>(RI->getValue()))
2914     return false;
2915
2916   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics
2917   // between the landing pad (or phi of landing pad) and resume instruction.
2918   BasicBlock::iterator I = cast<Instruction>(RI->getValue()), E = RI;
2919   while (++I != E)
2920     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2921       return false;
2922
2923   SmallVector<BasicBlock *, 4> TrivialUnwindBlocks;
2924   if (RI->getValue() == LPInst) {
2925     // Landing pad is in current block, which has already been checked.
2926     TrivialUnwindBlocks.push_back(BB);
2927   } else {
2928     // Check incoming blocks to see if any of them are trivial.
2929     auto *PhiLPInst = cast<PHINode>(RI->getValue());
2930     for (unsigned i = 0; i < PhiLPInst->getNumIncomingValues(); i++) {
2931       auto *IncomingBB = PhiLPInst->getIncomingBlock(i);
2932       auto *IncomingValue = PhiLPInst->getIncomingValue(i);
2933
2934       auto *LandingPad =
2935           dyn_cast<LandingPadInst>(IncomingBB->getFirstNonPHI());
2936       // Not the landing pad that caused the control to branch here.
2937       if (IncomingValue != LandingPad)
2938         continue;
2939
2940       bool isTrivial = true;
2941
2942       I = IncomingBB->getFirstNonPHI();
2943       E = IncomingBB->getTerminator();
2944       while (++I != E)
2945         if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2946           isTrivial = false;
2947           break;
2948         }
2949
2950       if (isTrivial)
2951         TrivialUnwindBlocks.push_back(IncomingBB);
2952     }
2953   }
2954
2955   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2956   for (auto *TrivialBB : TrivialUnwindBlocks) {
2957     if (isa<PHINode>(RI->getValue())) {
2958       // Blocks that will be deleted should also be removed
2959       // from the phi node.
2960       BB->removePredecessor(TrivialBB, true);
2961     }
2962
2963     for (pred_iterator PI = pred_begin(TrivialBB), PE = pred_end(TrivialBB);
2964          PI != PE;) {
2965       BasicBlock *Pred = *PI++;
2966       removeUnwindEdge(Pred);
2967     }
2968
2969     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2970     if (TrivialBB == BB)
2971       BB = nullptr;
2972     TrivialBB->eraseFromParent();
2973   }
2974
2975   // Delete the resume block if all its predecessors have been deleted, and we
2976   // haven't already deleted it above when deleting the landing pad blocks.
2977   if (BB && pred_begin(BB) == pred_end(BB)) {
2978     BB->eraseFromParent();
2979   }
2980
2981   return TrivialUnwindBlocks.size() != 0;
2982 }
2983
2984 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
2985   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
2986   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
2987   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
2988   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
2989   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
2990   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
2991   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
2992   // simplified.
2993   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2994   Instruction *CPInst = dyn_cast<CleanupPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2995   if (!CPInst)
2996     // This isn't an empty cleanup.
2997     return false;
2998
2999   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
3000   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3001   while (++I != E)
3002     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3003       return false;
3004
3005   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this
3006   // will set UnwindDest to nullptr.
3007   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3008
3009   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
3010   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
3011   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
3012   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
3013   // are both EH pads).
3014   if (UnwindDest) {
3015     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
3016     // reference the block we are removing
3017     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
3018                               IE = UnwindDest->getFirstNonPHI()->getIterator();
3019          I != IE; ++I) {
3020       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
3021  
3022       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
3023       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
3024       assert(Idx != -1);
3025       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
3026       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
3027       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
3028       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3029       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3030       // pad being removed.
3031       //
3032       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3033       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3034       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3035       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3036       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3037       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3038
3039       // Remove the entry for the block we are deleting.
3040       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3041
3042       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3043         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3044         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3045         // DestPN.
3046         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues(); 
3047               SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3048           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3049                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3050         }
3051       } else {
3052         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3053         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3054         // predecessors with this value.
3055         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3056           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3057         }
3058       }
3059     }
3060
3061     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3062     Instruction *InsertPt = UnwindDest->getFirstNonPHI();
3063     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3064                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3065          I != IE;) {
3066       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3067       // being moved to another block.
3068       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3069       if (PN->use_empty())
3070         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3071         // when we erase BB below.
3072         continue;
3073
3074       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3075       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3076       // must be back edges which inherit the value from the path through
3077       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3078       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3079         if (pred != BB)
3080           PN->addIncoming(PN, pred);
3081       PN->moveBefore(InsertPt);
3082     }
3083   }
3084
3085   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3086     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3087     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3088     if (UnwindDest == nullptr) {
3089       removeUnwindEdge(PredBB);
3090     } else {
3091       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3092       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3093     }
3094   }
3095
3096   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3097   BB->eraseFromParent();
3098   return true;
3099 }
3100
3101 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3102   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3103   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
3104
3105   // Find predecessors that end with branches.
3106   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
3107   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
3108   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
3109     BasicBlock *P = *PI;
3110     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
3111     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
3112       if (BI->isUnconditional())
3113         UncondBranchPreds.push_back(P);
3114       else
3115         CondBranchPreds.push_back(BI);
3116     }
3117   }
3118
3119   // If we found some, do the transformation!
3120   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
3121     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
3122       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
3123       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
3124             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
3125       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
3126     }
3127
3128     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
3129     if (pred_empty(BB))
3130       // We know there are no successors, so just nuke the block.
3131       BB->eraseFromParent();
3132
3133     return true;
3134   }
3135
3136   // Check out all of the conditional branches going to this return
3137   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
3138   // branch itself into a select/return pair.
3139   while (!CondBranchPreds.empty()) {
3140     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
3141
3142     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
3143     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
3144         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
3145         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
3146       return true;
3147   }
3148   return false;
3149 }
3150
3151 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
3152   BasicBlock *BB = UI->getParent();
3153
3154   bool Changed = false;
3155
3156   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
3157   // be removed, do so.
3158   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
3159     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
3160     --BBI;
3161     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
3162     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
3163     // operations may have this effect.
3164     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
3165
3166     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
3167       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
3168         if (SI->isVolatile())
3169           break;
3170       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
3171         if (LI->isVolatile())
3172           break;
3173       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
3174         if (RMWI->isVolatile())
3175           break;
3176       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
3177         if (CXI->isVolatile())
3178           break;
3179       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
3180                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
3181         break;
3182       }
3183       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
3184       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
3185       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
3186       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
3187     }
3188
3189     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
3190     if (!BBI->use_empty())
3191       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
3192     BBI->eraseFromParent();
3193     Changed = true;
3194   }
3195
3196   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
3197   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
3198   if (&BB->front() != UI) return Changed;
3199
3200   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
3201   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
3202     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
3203     IRBuilder<> Builder(TI);
3204     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3205       if (BI->isUnconditional()) {
3206         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3207           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3208           TI->eraseFromParent();
3209           Changed = true;
3210         }
3211       } else {
3212         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
3213           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
3214           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3215         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
3216           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
3217           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3218           Changed = true;
3219         }
3220       }
3221     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3222       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3223            i != e; ++i)
3224         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3225           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3226           SI->removeCase(i);
3227           --i; --e;
3228           Changed = true;
3229         }
3230     } else if ((isa<InvokeInst>(TI) &&
3231                 cast<InvokeInst>(TI)->getUnwindDest() == BB) ||
3232                isa<CatchEndPadInst>(TI) || isa<TerminatePadInst>(TI)) {
3233       removeUnwindEdge(TI->getParent());
3234       Changed = true;
3235     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI) || isa<CleanupEndPadInst>(TI) ||
3236                isa<CatchReturnInst>(TI)) {
3237       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
3238       TI->eraseFromParent();
3239       Changed = true;
3240     }
3241     // TODO: If TI is a CatchPadInst, then (BB must be its normal dest and)
3242     // we can eliminate it, redirecting its preds to its unwind successor,
3243     // or to the next outer handler if the removed catch is the last for its
3244     // catchendpad.
3245   }
3246
3247   // If this block is now dead, remove it.
3248   if (pred_empty(BB) &&
3249       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3250     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3251     BB->eraseFromParent();
3252     return true;
3253   }
3254
3255   return Changed;
3256 }
3257
3258 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
3259   assert(Cases.size() >= 1);
3260
3261   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3262   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3263     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
3264       return false;
3265   }
3266   return true;
3267 }
3268
3269 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
3270 /// comparison and branch.
3271 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3272   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3273
3274   bool HasDefault =
3275       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3276
3277   // Partition the cases into two sets with different destinations.
3278   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
3279   BasicBlock *DestB = nullptr;
3280   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesA;
3281   SmallVector <ConstantInt *, 16> CasesB;
3282
3283   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
3284     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
3285     if (!DestA) DestA = Dest;
3286     if (Dest == DestA) {
3287       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
3288       continue;
3289     }
3290     if (!DestB) DestB = Dest;
3291     if (Dest == DestB) {
3292       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
3293       continue;
3294     }
3295     return false;  // More than two destinations.
3296   }
3297
3298   assert(DestA && DestB && "Single-destination switch should have been folded.");
3299   assert(DestA != DestB);
3300   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
3301   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
3302   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
3303
3304   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
3305   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
3306   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
3307   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
3308   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
3309     ContiguousCases = &CasesA;
3310     ContiguousDest = DestA;
3311     OtherDest = DestB;
3312   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
3313     ContiguousCases = &CasesB;
3314     ContiguousDest = DestB;
3315     OtherDest = DestA;
3316   } else
3317     return false;
3318
3319   // Start building the compare and branch.
3320
3321   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
3322   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
3323
3324   Value *Sub = SI->getCondition();
3325   if (!Offset->isNullValue())
3326     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
3327
3328   Value *Cmp;
3329   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3330   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
3331     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3332   else
3333     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3334   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
3335
3336   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3337   if (HasBranchWeights(SI)) {
3338     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3339     GetBranchWeights(SI, Weights);
3340     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3341       uint64_t TrueWeight = 0;
3342       uint64_t FalseWeight = 0;
3343       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
3344         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
3345           TrueWeight += Weights[I];
3346         else
3347           FalseWeight += Weights[I];
3348       }
3349       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
3350         TrueWeight /= 2;
3351         FalseWeight /= 2;
3352       }
3353       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3354                          MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(
3355                              (uint32_t)TrueWeight, (uint32_t)FalseWeight));
3356     }
3357   }
3358
3359   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
3360   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3361     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
3362     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3363     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3364       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3365   }
3366   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3367     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
3368     if (OtherDest == SI->getDefaultDest()) ++PreviousEdges;
3369     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
3370       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3371   }
3372
3373   // Drop the switch.
3374   SI->eraseFromParent();
3375
3376   return true;
3377 }
3378
3379 /// Compute masked bits for the condition of a switch
3380 /// and use it to remove dead cases.
3381 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
3382                                      const DataLayout &DL) {
3383   Value *Cond = SI->getCondition();
3384   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3385   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3386   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
3387
3388   // Gather dead cases.
3389   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3390   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3391     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3392         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3393       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3394       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3395                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3396     }
3397   }
3398
3399   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the 
3400   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some 
3401   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
3402   // number of possible unique case values.
3403   bool HasDefault =
3404     !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
3405   const unsigned NumUnknownBits = Bits - 
3406     (KnownZero.Or(KnownOne)).countPopulation();
3407   assert(NumUnknownBits <= Bits);
3408   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
3409       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&  
3410       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
3411     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
3412     BasicBlock *NewDefault = SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(),
3413                                                     SI->getParent(), "");
3414     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
3415     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
3416     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
3417     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
3418     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
3419     return true;
3420   }
3421
3422   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3423   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3424   if (HasWeight) {
3425     GetBranchWeights(SI, Weights);
3426     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3427   }
3428
3429   // Remove dead cases from the switch.
3430   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3431     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3432     assert(Case != SI->case_default() &&
3433            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3434     if (HasWeight) {
3435       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3436       Weights.pop_back();
3437     }
3438
3439     // Prune unused values from PHI nodes.
3440     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3441     SI->removeCase(Case);
3442   }
3443   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
3444     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3445     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3446                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3447                     createBranchWeights(MDWeights));
3448   }
3449
3450   return !DeadCases.empty();
3451 }
3452
3453 /// If BB would be eligible for simplification by
3454 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3455 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3456 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3457 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3458 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3459                                               BasicBlock *BB,
3460                                               int *PhiIndex) {
3461   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3462     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3463   if (!BB->getSinglePredecessor())
3464     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
3465
3466   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3467   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3468     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
3469
3470   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3471
3472   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3473   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3474     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3475     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3476
3477     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3478     if (InValue != CaseValue) continue;
3479
3480     *PhiIndex = Idx;
3481     return PHI;
3482   }
3483
3484   return nullptr;
3485 }
3486
3487 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
3488 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
3489 /// blocks of the switch can be folded away.
3490 /// Returns true if a change is made.
3491 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3492   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3493   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3494
3495   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3496     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3497     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3498
3499     int PhiIndex;
3500     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3501                                                  &PhiIndex);
3502     if (!PHI) continue;
3503
3504     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3505   }
3506
3507   bool Changed = false;
3508
3509   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3510        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3511     PHINode *Phi = I->first;
3512     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3513
3514     if (Indexes.size() < 2) continue;
3515
3516     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3517       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3518     Changed = true;
3519   }
3520
3521   return Changed;
3522 }
3523
3524 /// Return true if the backend will be able to handle
3525 /// initializing an array of constants like C.
3526 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3527   if (C->isThreadDependent())
3528     return false;
3529   if (C->isDLLImportDependent())
3530     return false;
3531
3532   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3533     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3534
3535   return isa<ConstantFP>(C) ||
3536       isa<ConstantInt>(C) ||
3537       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3538       isa<GlobalValue>(C) ||
3539       isa<UndefValue>(C);
3540 }
3541
3542 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3543 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3544 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3545                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3546   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3547     return C;
3548   return ConstantPool.lookup(V);
3549 }
3550
3551 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
3552 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3553 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3554 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3555 static Constant *
3556 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
3557              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
3558   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3559     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3560     if (!A)
3561       return nullptr;
3562     if (A->isAllOnesValue())
3563       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3564     if (A->isNullValue())
3565       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3566     return nullptr;
3567   }
3568
3569   SmallVector<Constant *, 4> COps;
3570   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
3571     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
3572       COps.push_back(A);
3573     else
3574       return nullptr;
3575   }
3576
3577   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3578     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
3579                                            COps[1], DL);
3580   }
3581
3582   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), COps, DL);
3583 }
3584
3585 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3586 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3587 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3588 /// case), of a switch instruction SI.
3589 static bool
3590 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
3591                BasicBlock **CommonDest,
3592                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
3593                const DataLayout &DL) {
3594   // The block from which we enter the common destination.
3595   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3596
3597   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3598   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3599   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3600   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3601   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3602        ++I) {
3603     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3604       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3605       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3606         return false;
3607       Pred = CaseDest;
3608       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3609     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3610       // Skip debug intrinsic.
3611       continue;
3612     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
3613       // Instruction is side-effect free and constant.
3614
3615       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
3616       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
3617       // no longer dominate all its uses.
3618       for (auto &Use : I->uses()) {
3619         User *User = Use.getUser();
3620         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
3621           if (I->getParent() == CaseDest)
3622             continue;
3623         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
3624           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
3625             continue;
3626         return false;
3627       }
3628
3629       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
3630     } else {
3631       break;
3632     }
3633   }
3634
3635   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3636   if (!*CommonDest)
3637     *CommonDest = CaseDest;
3638   // If the destination isn't the common one, abort.
3639   if (CaseDest != *CommonDest)
3640     return false;
3641
3642   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3643   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3644   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3645     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3646     if (Idx == -1)
3647       continue;
3648
3649     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3650                                         ConstantPool);
3651     if (!ConstVal)
3652       return false;
3653
3654     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3655     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3656       return false;
3657
3658     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3659   }
3660
3661   return Res.size() > 0;
3662 }
3663
3664 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
3665 // Result.
3666 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
3667     SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3668     Constant *Result) {
3669   for (auto &I : UniqueResults) {
3670     if (I.first == Result) {
3671       I.second.push_back(CaseVal);
3672       return;
3673     }
3674   }
3675   UniqueResults.push_back(std::make_pair(Result,
3676         SmallVector<ConstantInt*, 4>(1, CaseVal)));
3677 }
3678
3679 // Helper function that initializes a map containing
3680 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
3681 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
3682 // there is not a common destination block for the switch.
3683 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
3684                                   BasicBlock *&CommonDest,
3685                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
3686                                   Constant *&DefaultResult,
3687                                   const DataLayout &DL) {
3688   for (auto &I : SI->cases()) {
3689     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
3690
3691     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3692     SwitchCaseResultsTy Results;
3693     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
3694                         DL))
3695       return false;
3696
3697     // Only one value per case is permitted
3698     if (Results.size() > 1)
3699       return false;
3700     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
3701
3702     // Check the PHI consistency.
3703     if (!PHI)
3704       PHI = Results[0].first;
3705     else if (PHI != Results[0].first)
3706       return false;
3707   }
3708   // Find the default result value.
3709   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
3710   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
3711   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
3712                  DL);
3713   // If the default value is not found abort unless the default destination
3714   // is unreachable.
3715   DefaultResult =
3716       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
3717   if ((!DefaultResult &&
3718         !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
3719     return false;
3720
3721   return true;
3722 }
3723
3724 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
3725 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
3726 // Example:
3727 // switch (a) {
3728 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
3729 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
3730 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
3731 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
3732 //   default:
3733 //     return 4;
3734 // }
3735 static Value *
3736 ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
3737                      Constant *DefaultResult, Value *Condition,
3738                      IRBuilder<> &Builder) {
3739   assert(ResultVector.size() == 2 &&
3740       "We should have exactly two unique results at this point");
3741   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
3742   // select or a two-way select if default is possible.
3743   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
3744       ResultVector[1].second.size() == 1) {
3745     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
3746     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
3747
3748     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
3749     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
3750     if (DefaultCanTrigger) {
3751       Value *const ValueCompare =
3752           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
3753       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
3754                                          DefaultResult, "switch.select");
3755     }
3756     Value *const ValueCompare =
3757         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
3758     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first, SelectValue,
3759                                 "switch.select");
3760   }
3761
3762   return nullptr;
3763 }
3764
3765 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
3766 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
3767 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
3768                                               Value *SelectValue,
3769                                               IRBuilder<> &Builder) {
3770   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
3771   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
3772     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
3773   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
3774
3775   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
3776
3777   // Remove the switch.
3778   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
3779     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3780
3781     if (Succ == PHI->getParent())
3782       continue;
3783     Succ->removePredecessor(SelectBB);
3784   }
3785   SI->eraseFromParent();
3786 }
3787
3788 /// If the switch is only used to initialize one or more
3789 /// phi nodes in a common successor block with only two different
3790 /// constant values, replace the switch with select.
3791 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
3792                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL) {
3793   Value *const Cond = SI->getCondition();
3794   PHINode *PHI = nullptr;
3795   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
3796   Constant *DefaultResult;
3797   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
3798   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
3799   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
3800                              DL))
3801     return false;
3802   // Selects choose between maximum two values.
3803   if (UniqueResults.size() != 2)
3804     return false;
3805   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
3806
3807   Builder.SetInsertPoint(SI);
3808   Value *SelectValue = ConvertTwoCaseSwitch(
3809       UniqueResults,
3810       DefaultResult, Cond, Builder);
3811   if (SelectValue) {
3812     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
3813     return true;
3814   }
3815   // The switch couldn't be converted into a select.
3816   return false;
3817 }
3818
3819 namespace {
3820   /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
3821   class SwitchLookupTable {
3822   public:
3823     /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
3824     /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
3825     SwitchLookupTable(
3826         Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3827         const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3828         Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
3829
3830     /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
3831     /// the position given by Index in the lookup table.
3832     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3833
3834     /// Return true if a table with TableSize elements of
3835     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3836     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
3837                                    Type *ElementType);
3838
3839   private:
3840     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3841     // different ways.
3842     enum {
3843       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3844       // store that single value and return it for each lookup.
3845       SingleValueKind,
3846
3847       // For tables where there is a linear relationship between table index
3848       // and values. We calculate the result with a simple multiplication
3849       // and addition instead of a table lookup.
3850       LinearMapKind,
3851
3852       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3853       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3854       // shift and mask operations.
3855       BitMapKind,
3856
3857       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3858       // instructions from the table.
3859       ArrayKind
3860     } Kind;
3861
3862     // For SingleValueKind, this is the single value.
3863     Constant *SingleValue;
3864
3865     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3866     ConstantInt *BitMap;
3867     IntegerType *BitMapElementTy;
3868
3869     // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
3870     ConstantInt *LinearOffset;
3871     ConstantInt *LinearMultiplier;
3872
3873     // For ArrayKind, this is the array.
3874     GlobalVariable *Array;
3875   };
3876 }
3877
3878 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
3879     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
3880     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
3881     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
3882     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
3883       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
3884   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3885   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3886
3887   // If all values in the table are equal, this is that value.
3888   SingleValue = Values.begin()->second;
3889
3890   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
3891
3892   // Build up the table contents.
3893   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3894   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3895     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3896     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3897     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
3898
3899     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3900                    .getLimitedValue();
3901     TableContents[Idx] = CaseRes;
3902
3903     if (CaseRes != SingleValue)
3904       SingleValue = nullptr;
3905   }
3906
3907   // Fill in any holes in the table with the default result.
3908   if (Values.size() < TableSize) {
3909     assert(DefaultValue &&
3910            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
3911     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
3912     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3913       if (!TableContents[I])
3914         TableContents[I] = DefaultValue;
3915     }
3916
3917     if (DefaultValue != SingleValue)
3918       SingleValue = nullptr;
3919   }
3920
3921   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3922   // that single value.
3923   if (SingleValue) {
3924     Kind = SingleValueKind;
3925     return;
3926   }
3927
3928   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
3929   // table index.
3930   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
3931     bool LinearMappingPossible = true;
3932     APInt PrevVal;
3933     APInt DistToPrev;
3934     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
3935     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
3936     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3937       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
3938       if (!ConstVal) {
3939         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
3940         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
3941         LinearMappingPossible = false;
3942         break;
3943       }
3944       APInt Val = ConstVal->getValue();
3945       if (I != 0) {
3946         APInt Dist = Val - PrevVal;
3947         if (I == 1) {
3948           DistToPrev = Dist;
3949         } else if (Dist != DistToPrev) {
3950           LinearMappingPossible = false;
3951           break;
3952         }
3953       }
3954       PrevVal = Val;
3955     }
3956     if (LinearMappingPossible) {
3957       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
3958       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
3959       Kind = LinearMapKind;
3960       ++NumLinearMaps;
3961       return;
3962     }
3963   }
3964
3965   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3966   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
3967     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
3968     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3969     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3970       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3971       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3972       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3973         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3974         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3975       }
3976     }
3977     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3978     BitMapElementTy = IT;
3979     Kind = BitMapKind;
3980     ++NumBitMaps;
3981     return;
3982   }
3983
3984   // Store the table in an array.
3985   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
3986   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3987
3988   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3989                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3990                              Initializer,
3991                              "switch.table");
3992   Array->setUnnamedAddr(true);
3993   Kind = ArrayKind;
3994 }
3995
3996 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3997   switch (Kind) {
3998     case SingleValueKind:
3999       return SingleValue;
4000     case LinearMapKind: {
4001       // Derive the result value from the input value.
4002       Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4003                                             false, "switch.idx.cast");
4004       if (!LinearMultiplier->isOne())
4005         Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4006       if (!LinearOffset->isZero())
4007         Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4008       return Result;
4009     }
4010     case BitMapKind: {
4011       // Type of the bitmap (e.g. i59).
4012       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4013
4014       // Cast Index to the same type as the bitmap.
4015       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4016       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4017       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4018
4019       // Multiply the shift amount by the element width.
4020       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
4021                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
4022                                    "switch.shiftamt");
4023
4024       // Shift down.
4025       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
4026                                               "switch.downshift");
4027       // Mask off.
4028       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
4029                                  "switch.masked");
4030     }
4031     case ArrayKind: {
4032       // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
4033       IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
4034       uint64_t TableSize = Array->getInitializer()->getType()
4035                                 ->getArrayNumElements();
4036       if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
4037         Index = Builder.CreateZExt(Index,
4038                                    IntegerType::get(IT->getContext(),
4039                                                     IT->getBitWidth() + 1),
4040                                    "switch.tableidx.zext");
4041
4042       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
4043       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
4044                                              GEPIndices, "switch.gep");
4045       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
4046     }
4047   }
4048   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
4049 }
4050
4051 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
4052                                            uint64_t TableSize,
4053                                            Type *ElementType) {
4054   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
4055   if (!IT)
4056     return false;
4057   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
4058   // are <= 15, we could try to narrow the type.
4059
4060   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
4061   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
4062     return false;
4063   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
4064 }
4065
4066 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
4067 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
4068 static bool
4069 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
4070                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
4071                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
4072   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
4073     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
4074
4075   bool AllTablesFitInRegister = true;
4076   bool HasIllegalType = false;
4077   for (const auto &I : ResultTypes) {
4078     Type *Ty = I.second;
4079
4080     // Saturate this flag to true.
4081     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
4082
4083     // Saturate this flag to false.
4084     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
4085       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
4086
4087     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
4088     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
4089     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
4090     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
4091       break;
4092   }
4093
4094   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
4095   if (AllTablesFitInRegister)
4096     return true;
4097
4098   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
4099   if (HasIllegalType)
4100     return false;
4101
4102   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
4103   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
4104   // FIXME: Find the best cut-off.
4105   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
4106 }
4107
4108 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
4109 /// \code
4110 ///     if (idx < tablesize)
4111 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
4112 ///     else
4113 ///        r = default_value;
4114 ///     if (r != default_value)
4115 ///        ...
4116 /// \endcode
4117 /// Is optimized to:
4118 /// \code
4119 ///     cond = idx < tablesize;
4120 ///     if (cond)
4121 ///        r = table[idx];
4122 ///     else
4123 ///        r = default_value;
4124 ///     if (cond)
4125 ///        ...
4126 /// \endcode
4127 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
4128 static void reuseTableCompare(User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock,
4129           BranchInst *RangeCheckBranch, Constant *DefaultValue,
4130           const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values) {
4131
4132   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
4133   if (!CmpInst)
4134     return;
4135
4136   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
4137   // threading can do its work afterwards.
4138   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
4139     return;
4140
4141   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
4142   if (!CmpOp1)
4143     return;
4144
4145   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
4146   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
4147   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
4148
4149   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
4150   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4151                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
4152   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
4153     return;
4154
4155   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
4156   // compare result.
4157   for (auto ValuePair : Values) {
4158     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
4159                               ValuePair.second, CmpOp1, true);
4160     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
4161       return;
4162     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
4163            "Expect true or false as compare result.");
4164   }
4165  
4166   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
4167   // dominance check, but sufficient for our needs.
4168   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
4169   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
4170   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
4171   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
4172     BasicBlock *Pred = *PI;
4173     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
4174       return;
4175   }
4176
4177   if (DefaultConst == FalseConst) {
4178     // The compare yields the same result. We can replace it.
4179     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
4180     ++NumTableCmpReuses;
4181   } else {
4182     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
4183     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(RangeCmp,
4184                 ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
4185                 RangeCheckBranch);
4186     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
4187     ++NumTableCmpReuses;
4188   }
4189 }
4190
4191 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
4192 /// successor block with different constant values, replace the switch with
4193 /// lookup tables.
4194 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4195                                 const DataLayout &DL,
4196                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
4197   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4198
4199   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
4200   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
4201     return false;
4202
4203   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
4204   // split off a dense part and build a lookup table for that.
4205
4206   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
4207   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
4208   // string and lookup indices into that.
4209
4210   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make them
4211   // faster, so we don't analyze them.
4212   if (SI->getNumCases() < 3)
4213     return false;
4214
4215   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
4216   // common destination, as well as the min and max case values.
4217   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
4218   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
4219   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
4220   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
4221
4222   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4223   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
4224   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
4225   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
4226   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
4227   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
4228
4229   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
4230     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
4231     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
4232       MinCaseVal = CaseVal;
4233     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
4234       MaxCaseVal = CaseVal;
4235
4236     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4237     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
4238     ResultsTy Results;
4239     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
4240                         Results, DL))
4241       return false;
4242
4243     // Append the result from this case to the list for each phi.
4244     for (const auto &I : Results) {
4245       PHINode *PHI = I.first;
4246       Constant *Value = I.second;
4247       if (!ResultLists.count(PHI))
4248         PHIs.push_back(PHI);
4249       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
4250     }
4251   }
4252
4253   // Keep track of the result types.
4254   for (PHINode *PHI : PHIs) {
4255     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
4256   }
4257
4258   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
4259   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
4260   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
4261   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
4262
4263   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
4264   // or a bitmask that fits in a register.
4265   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
4266   bool HasDefaultResults = GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(),
4267                                           &CommonDest, DefaultResultsList, DL);
4268
4269   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
4270   if (NeedMask) {
4271     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
4272     if (SI->getNumCases() < 4)  // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
4273       return false;
4274     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
4275       return false;
4276   }
4277
4278   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
4279     PHINode *PHI = I.first;
4280     Constant *Result = I.second;
4281     DefaultResults[PHI] = Result;
4282   }
4283
4284   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
4285     return false;
4286
4287   // Create the BB that does the lookups.
4288   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
4289   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4290                                             "switch.lookup",
4291                                             CommonDest->getParent(),
4292                                             CommonDest);
4293
4294   // Compute the table index value.
4295   Builder.SetInsertPoint(SI);
4296   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
4297                                         "switch.tableidx");
4298
4299   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
4300   // switching upon.
4301   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4302   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
4303   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
4304          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
4305          "representable value of its input integer type's size.");
4306
4307   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
4308   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
4309   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
4310   const bool DefaultIsReachable =
4311       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4312   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
4313   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
4314
4315   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4316     Builder.CreateBr(LookupBB);
4317     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
4318     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
4319   } else {
4320     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
4321                                        MinCaseVal->getType(), TableSize));
4322     RangeCheckBranch = Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4323   }
4324
4325   // Populate the BB that does the lookups.
4326   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4327
4328   if (NeedMask) {
4329     // Before doing the lookup we do the hole check.
4330     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
4331     // and we create a new LookupBB.
4332     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
4333     MaskBB->setName("switch.hole_check");
4334     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
4335                                   "switch.lookup",
4336                                   CommonDest->getParent(),
4337                                   CommonDest);
4338
4339     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
4340     // unnecessary illegal types.
4341     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
4342     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
4343     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
4344     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
4345     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
4346     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
4347       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() -
4348                       MinCaseVal->getValue()).getLimitedValue();
4349       MaskInt |= One << Idx;
4350     }
4351     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
4352
4353     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
4354     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
4355     // else continue with table lookup.
4356     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
4357     Value *MaskIndex = Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy,
4358                                                  "switch.maskindex");
4359     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex,
4360                                         "switch.shifted");
4361     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(Shifted,
4362                                        Type::getInt1Ty(Mod.getContext()),
4363                                        "switch.lobit");
4364     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
4365
4366     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
4367     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
4368   }
4369
4370   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
4371     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
4372     // do not delete PHINodes here.
4373     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
4374                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
4375   }
4376
4377   bool ReturnedEarly = false;
4378   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
4379     PHINode *PHI = PHIs[I];
4380     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
4381
4382     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
4383     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
4384     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
4385
4386     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
4387
4388     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
4389     // do that right here.
4390     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
4391         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
4392       Builder.CreateRet(Result);
4393       ReturnedEarly = true;
4394       break;
4395     }
4396
4397     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
4398     // possible.
4399     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
4400       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
4401       // Search for compare instructions which use the phi.
4402       for (auto *User : PHI->users()) {
4403         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
4404       }
4405     }
4406
4407     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
4408   }
4409
4410   if (!ReturnedEarly)
4411     Builder.CreateBr(CommonDest);
4412
4413   // Remove the switch.
4414   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4415     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4416
4417     if (Succ == SI->getDefaultDest())
4418       continue;
4419     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
4420   }
4421   SI->eraseFromParent();
4422
4423   ++NumLookupTables;
4424   if (NeedMask)
4425     ++NumLookupTablesHoles;
4426   return true;
4427 }
4428
4429 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4430   BasicBlock *BB = SI->getParent();
4431
4432   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
4433     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4434     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
4435     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4436       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
4437         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4438
4439     Value *Cond = SI->getCondition();
4440     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
4441       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
4442         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4443
4444     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
4445     // away into any preds.
4446     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
4447     // Ignore dbg intrinsics.
4448     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4449       ++BBI;
4450     if (SI == &*BBI)
4451       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
4452         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4453   }
4454
4455   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
4456   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
4457     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4458
4459   // Remove unreachable cases.
4460   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
4461     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4462
4463   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL))
4464     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4465
4466   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
4467     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4468
4469   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
4470     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4471
4472   return false;
4473 }
4474
4475 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
4476   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
4477   bool Changed = false;
4478
4479   // Eliminate redundant destinations.
4480   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
4481   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
4482     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
4483     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
4484       Dest->removePredecessor(BB);
4485       IBI->removeDestination(i);
4486       --i; --e;
4487       Changed = true;
4488     }
4489   }
4490
4491   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
4492     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
4493     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
4494     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4495     return true;
4496   }
4497
4498   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
4499     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
4500     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
4501     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
4502     return true;
4503   }
4504
4505   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
4506     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
4507       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4508   }
4509   return Changed;
4510 }
4511
4512 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
4513 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
4514 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
4515 /// a shared handler.
4516 ///
4517 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
4518 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
4519 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
4520 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
4521 /// sinking in this file)
4522 ///
4523 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
4524 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
4525 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
4526 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
4527 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
4528 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
4529 ///
4530 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
4531 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
4532 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
4533 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
4534                                  BasicBlock *BB) {
4535   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
4536   assert(Succ);
4537   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
4538   // a phi into the merged landing pad block.
4539   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
4540     return false;
4541
4542   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
4543     if (BB == OtherPred)
4544       continue;
4545     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
4546     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
4547     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
4548       continue;
4549     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4550     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
4551     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
4552       continue;
4553
4554     // We've found an identical block.  Update our predeccessors to take that
4555     // path instead and make ourselves dead.
4556     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
4557     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4558     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
4559       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
4560       assert(II->getNormalDest() != BB &&
4561              II->getUnwindDest() == BB && "unexpected successor");
4562       II->setUnwindDest(OtherPred);
4563     }
4564
4565     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
4566     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
4567     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end();
4568          I != E;) {
4569       Instruction &Inst = *I; I++;
4570       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
4571         Inst.eraseFromParent();
4572     }
4573
4574     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
4575     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
4576     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
4577       Succ->removePredecessor(BB);
4578     }
4579
4580     IRBuilder<> Builder(BI);
4581     Builder.CreateUnreachable();
4582     BI->eraseFromParent();
4583     return true;
4584   }
4585   return false;
4586 }
4587
4588 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
4589   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4590
4591   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
4592     return true;
4593
4594   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
4595   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
4596   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
4597       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
4598     return true;
4599
4600   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
4601   // against a constant, try to simplify the block.
4602   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
4603     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
4604       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
4605         ;
4606       if (I->isTerminator() &&
4607           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
4608                                                 BonusInstThreshold, AC))
4609         return true;
4610     }
4611
4612   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
4613   // equivalent.
4614   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
4615     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {}
4616     if (I->isTerminator() &&
4617         TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
4618       return true;
4619   }
4620
4621   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4622   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
4623   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
4624   // for PHI nodes in common successor.
4625   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4626     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4627   return false;
4628 }
4629
4630
4631 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
4632   BasicBlock *BB = BI->getParent();
4633
4634   // Conditional branch
4635   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
4636     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
4637     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
4638     // switch.
4639     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
4640       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
4641         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4642
4643     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
4644     // Ignore dbg intrinsics.
4645     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
4646     // Ignore dbg intrinsics.
4647     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4648       ++I;
4649     if (&*I == BI) {
4650       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4651         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4652     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
4653       ++I;
4654       // Ignore dbg intrinsics.
4655       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4656         ++I;
4657       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
4658         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4659     }
4660   }
4661
4662   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
4663   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
4664     return true;
4665
4666   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
4667   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
4668   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
4669   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
4670     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4671
4672   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
4673   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
4674   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
4675   // can hoist it up to the branching block.
4676   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
4677     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4678       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
4679         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4680     } else {
4681       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
4682       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
4683       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
4684       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4685           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
4686         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
4687           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4688     }
4689   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
4690     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
4691     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
4692     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
4693     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
4694         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
4695       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
4696         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4697   }
4698
4699   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
4700   // through this block if any PHI node entries are constants.
4701   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
4702     if (PN->getParent() == BI->getParent())
4703       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
4704         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4705
4706   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
4707   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
4708     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
4709       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
4710         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI, DL))
4711           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
4712
4713   return false;
4714 }
4715
4716 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4717 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4718   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4719   if (!C)
4720     return false;
4721
4722   if (I->use_empty())
4723     return false;
4724
4725   if (C->isNullValue()) {
4726     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4727     User *Use = *I->user_begin();
4728
4729     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4730     // control flow (eg. calls)
4731     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4732       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4733         return false;
4734
4735     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4736     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4737       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4738         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4739
4740     // Look through bitcasts.
4741     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4742       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4743
4744     // Load from null is undefined.
4745     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4746       if (!LI->isVolatile())
4747         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4748
4749     // Store to null is undefined.
4750     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4751       if (!SI->isVolatile())
4752         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4753   }
4754   return false;
4755 }
4756
4757 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4758 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4759 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4760   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4761        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4762     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4763       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4764         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4765         IRBuilder<> Builder(T);
4766         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4767           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4768           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4769           // destination from conditional branches.
4770           if (BI->isUnconditional())
4771             Builder.CreateUnreachable();
4772           else
4773             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4774                                                          BI->getSuccessor(0));
4775           BI->eraseFromParent();
4776           return true;
4777         }
4778         // TODO: SwitchInst.
4779       }
4780
4781   return false;
4782 }
4783
4784 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4785   bool Changed = false;
4786
4787   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4788   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4789
4790   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4791   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4792   if ((pred_empty(BB) &&
4793        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4794       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4795     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4796     DeleteDeadBlock(BB);
4797     return true;
4798   }
4799
4800   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4801   // away...
4802   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4803
4804   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4805   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4806
4807   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4808   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4809
4810   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4811   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4812   // if there are no PHI nodes.
4813   //
4814   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4815     return true;
4816
4817   IRBuilder<> Builder(BB);
4818
4819   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4820   // eliminate it, do so now.
4821   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4822     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4823       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
4824
4825   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4826   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4827     if (BI->isUnconditional()) {
4828       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4829     } else {
4830       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4831     }
4832   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4833     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4834   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4835     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4836   } else if (CleanupReturnInst *RI =
4837                dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4838     if (SimplifyCleanupReturn(RI)) return true;
4839   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4840     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4841   } else if (UnreachableInst *UI =
4842                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4843     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4844   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4845                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4846     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4847   }
4848
4849   return Changed;
4850 }
4851
4852 /// This function is used to do simplification of a CFG.
4853 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
4854 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4855 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4856 ///
4857 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4858                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC) {
4859   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
4860                         BonusInstThreshold, AC).run(BB);
4861 }