Make some intrinsics safe to speculatively execute.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / CodeExtractor.cpp
index f2af475c0424b4c871f4dcef2d7456cc0baf321a..5f47ebb782021fb65dc488fd70da2246c1e66b29 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 //===- CodeExtractor.cpp - Pull code region into a new function -----------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file implements the interface to tear out a code region, such as an
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Intrinsics.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
-#include "Support/Debug.h"
-#include "Support/StringExtras.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
+#include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include <algorithm>
 #include <set>
 using namespace llvm;
 
+// Provide a command-line option to aggregate function arguments into a struct
+// for functions produced by the code extractor. This is useful when converting
+// extracted functions to pthread-based code, as only one argument (void*) can
+// be passed in to pthread_create().
+static cl::opt<bool>
+AggregateArgsOpt("aggregate-extracted-args", cl::Hidden,
+                 cl::desc("Aggregate arguments to code-extracted functions"));
+
 namespace {
   class CodeExtractor {
-    typedef std::vector<Value*> Values;
-    std::set<BasicBlock*> BlocksToExtract;
-    DominatorSet *DS;
+    typedef SetVector<Value*> Values;
+    SetVector<BasicBlock*> BlocksToExtract;
+    DominatorTree* DT;
+    bool AggregateArgs;
+    unsigned NumExitBlocks;
+    Type *RetTy;
   public:
-    CodeExtractor(DominatorSet *ds = 0) : DS(ds) {}
+    CodeExtractor(DominatorTree* dt = 0, bool AggArgs = false)
+      : DT(dt), AggregateArgs(AggArgs||AggregateArgsOpt), NumExitBlocks(~0U) {}
+
+    Function *ExtractCodeRegion(ArrayRef<BasicBlock*> code);
 
-    Function *ExtractCodeRegion(const std::vector<BasicBlock*> &code);
+    bool isEligible(ArrayRef<BasicBlock*> code);
 
   private:
-    void findInputsOutputs(Values &inputs, Values &outputs,
-                           BasicBlock *newHeader,
-                           BasicBlock *newRootNode);
+    /// definedInRegion - Return true if the specified value is defined in the
+    /// extracted region.
+    bool definedInRegion(Value *V) const {
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        if (BlocksToExtract.count(I->getParent()))
+          return true;
+      return false;
+    }
+
+    /// definedInCaller - Return true if the specified value is defined in the
+    /// function being code extracted, but not in the region being extracted.
+    /// These values must be passed in as live-ins to the function.
+    bool definedInCaller(Value *V) const {
+      if (isa<Argument>(V)) return true;
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        if (!BlocksToExtract.count(I->getParent()))
+          return true;
+      return false;
+    }
+
+    void severSplitPHINodes(BasicBlock *&Header);
+    void splitReturnBlocks();
+    void findInputsOutputs(Values &inputs, Values &outputs);
 
     Function *constructFunction(const Values &inputs,
                                 const Values &outputs,
@@ -60,50 +100,141 @@ namespace {
   };
 }
 
-void CodeExtractor::findInputsOutputs(Values &inputs, Values &outputs,
-                                      BasicBlock *newHeader,
-                                      BasicBlock *newRootNode) {
-  for (std::set<BasicBlock*>::const_iterator ci = BlocksToExtract.begin(), 
+/// severSplitPHINodes - If a PHI node has multiple inputs from outside of the
+/// region, we need to split the entry block of the region so that the PHI node
+/// is easier to deal with.
+void CodeExtractor::severSplitPHINodes(BasicBlock *&Header) {
+  unsigned NumPredsFromRegion = 0;
+  unsigned NumPredsOutsideRegion = 0;
+
+  if (Header != &Header->getParent()->getEntryBlock()) {
+    PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Header->begin());
+    if (!PN) return;  // No PHI nodes.
+
+    // If the header node contains any PHI nodes, check to see if there is more
+    // than one entry from outside the region.  If so, we need to sever the
+    // header block into two.
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i)))
+        ++NumPredsFromRegion;
+      else
+        ++NumPredsOutsideRegion;
+
+    // If there is one (or fewer) predecessor from outside the region, we don't
+    // need to do anything special.
+    if (NumPredsOutsideRegion <= 1) return;
+  }
+
+  // Otherwise, we need to split the header block into two pieces: one
+  // containing PHI nodes merging values from outside of the region, and a
+  // second that contains all of the code for the block and merges back any
+  // incoming values from inside of the region.
+  BasicBlock::iterator AfterPHIs = Header->getFirstNonPHI();
+  BasicBlock *NewBB = Header->splitBasicBlock(AfterPHIs,
+                                              Header->getName()+".ce");
+
+  // We only want to code extract the second block now, and it becomes the new
+  // header of the region.
+  BasicBlock *OldPred = Header;
+  BlocksToExtract.remove(OldPred);
+  BlocksToExtract.insert(NewBB);
+  Header = NewBB;
+
+  // Okay, update dominator sets. The blocks that dominate the new one are the
+  // blocks that dominate TIBB plus the new block itself.
+  if (DT)
+    DT->splitBlock(NewBB);
+
+  // Okay, now we need to adjust the PHI nodes and any branches from within the
+  // region to go to the new header block instead of the old header block.
+  if (NumPredsFromRegion) {
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(OldPred->begin());
+    // Loop over all of the predecessors of OldPred that are in the region,
+    // changing them to branch to NewBB instead.
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i))) {
+        TerminatorInst *TI = PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
+        TI->replaceUsesOfWith(OldPred, NewBB);
+      }
+
+    // Okay, everything within the region is now branching to the right block, we
+    // just have to update the PHI nodes now, inserting PHI nodes into NewBB.
+    for (AfterPHIs = OldPred->begin(); isa<PHINode>(AfterPHIs); ++AfterPHIs) {
+      PHINode *PN = cast<PHINode>(AfterPHIs);
+      // Create a new PHI node in the new region, which has an incoming value
+      // from OldPred of PN.
+      PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), 1 + NumPredsFromRegion,
+                                       PN->getName()+".ce", NewBB->begin());
+      NewPN->addIncoming(PN, OldPred);
+
+      // Loop over all of the incoming value in PN, moving them to NewPN if they
+      // are from the extracted region.
+      for (unsigned i = 0; i != PN->getNumIncomingValues(); ++i) {
+        if (BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i))) {
+          NewPN->addIncoming(PN->getIncomingValue(i), PN->getIncomingBlock(i));
+          PN->removeIncomingValue(i);
+          --i;
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+void CodeExtractor::splitReturnBlocks() {
+  for (SetVector<BasicBlock*>::iterator I = BlocksToExtract.begin(),
+         E = BlocksToExtract.end(); I != E; ++I)
+    if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>((*I)->getTerminator())) {
+      BasicBlock *New = (*I)->splitBasicBlock(RI, (*I)->getName()+".ret");
+      if (DT) {
+        // Old dominates New. New node dominates all other nodes dominated
+        // by Old.
+        DomTreeNode *OldNode = DT->getNode(*I);
+        SmallVector<DomTreeNode*, 8> Children;
+        for (DomTreeNode::iterator DI = OldNode->begin(), DE = OldNode->end();
+             DI != DE; ++DI) 
+          Children.push_back(*DI);
+
+        DomTreeNode *NewNode = DT->addNewBlock(New, *I);
+
+        for (SmallVector<DomTreeNode*, 8>::iterator I = Children.begin(),
+               E = Children.end(); I != E; ++I) 
+          DT->changeImmediateDominator(*I, NewNode);
+      }
+    }
+}
+
+// findInputsOutputs - Find inputs to, outputs from the code region.
+//
+void CodeExtractor::findInputsOutputs(Values &inputs, Values &outputs) {
+  std::set<BasicBlock*> ExitBlocks;
+  for (SetVector<BasicBlock*>::const_iterator ci = BlocksToExtract.begin(),
        ce = BlocksToExtract.end(); ci != ce; ++ci) {
     BasicBlock *BB = *ci;
+
     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
       // If a used value is defined outside the region, it's an input.  If an
       // instruction is used outside the region, it's an output.
-      if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
-        for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-          Value *V = PN->getIncomingValue(i);
-          if (!BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i)) &&
-              (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)))
-            inputs.push_back(V);
-          else if (Instruction *opI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
-            if (!BlocksToExtract.count(opI->getParent()))
-              inputs.push_back(opI);
-          } else if (isa<Argument>(V))
-            inputs.push_back(V);
-        }
-      } else {
-        // All other instructions go through the generic input finder
-        // Loop over the operands of each instruction (inputs)
-        for (User::op_iterator op = I->op_begin(), opE = I->op_end();
-             op != opE; ++op)
-          if (Instruction *opI = dyn_cast<Instruction>(*op)) {
-            // Check if definition of this operand is within the loop
-            if (!BlocksToExtract.count(opI->getParent()))
-              inputs.push_back(opI);
-          } else if (isa<Argument>(*op)) {
-            inputs.push_back(*op);
-          }
-      }
-      
-      // Consider uses of this instruction (outputs)
+      for (User::op_iterator O = I->op_begin(), E = I->op_end(); O != E; ++O)
+        if (definedInCaller(*O))
+          inputs.insert(*O);
+
+      // Consider uses of this instruction (outputs).
       for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
            UI != E; ++UI)
-        if (!BlocksToExtract.count(cast<Instruction>(*UI)->getParent())) {
-          outputs.push_back(I);
+        if (!definedInRegion(*UI)) {
+          outputs.insert(I);
           break;
         }
     } // for: insts
+
+    // Keep track of the exit blocks from the region.
+    TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
+    for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
+      if (!BlocksToExtract.count(TI->getSuccessor(i)))
+        ExitBlocks.insert(TI->getSuccessor(i));
   } // for: basic blocks
+
+  NumExitBlocks = ExitBlocks.size();
 }
 
 /// constructFunction - make a function based on inputs and outputs, as follows:
@@ -116,61 +247,97 @@ Function *CodeExtractor::constructFunction(const Values &inputs,
                                            BasicBlock *newHeader,
                                            Function *oldFunction,
                                            Module *M) {
-  DEBUG(std::cerr << "inputs: " << inputs.size() << "\n");
-  DEBUG(std::cerr << "outputs: " << outputs.size() << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "inputs: " << inputs.size() << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "outputs: " << outputs.size() << "\n");
 
   // This function returns unsigned, outputs will go back by reference.
-  Type *retTy = Type::UShortTy;
-  std::vector<const Type*> paramTy;
+  switch (NumExitBlocks) {
+  case 0:
+  case 1: RetTy = Type::getVoidTy(header->getContext()); break;
+  case 2: RetTy = Type::getInt1Ty(header->getContext()); break;
+  default: RetTy = Type::getInt16Ty(header->getContext()); break;
+  }
+
+  std::vector<Type*> paramTy;
 
   // Add the types of the input values to the function's argument list
   for (Values::const_iterator i = inputs.begin(),
          e = inputs.end(); i != e; ++i) {
     const Value *value = *i;
-    DEBUG(std::cerr << "value used in func: " << value << "\n");
+    DEBUG(dbgs() << "value used in func: " << *value << "\n");
     paramTy.push_back(value->getType());
   }
 
   // Add the types of the output values to the function's argument list.
   for (Values::const_iterator I = outputs.begin(), E = outputs.end();
        I != E; ++I) {
-    DEBUG(std::cerr << "instr used in func: " << *I << "\n");
-    paramTy.push_back(PointerType::get((*I)->getType()));
+    DEBUG(dbgs() << "instr used in func: " << **I << "\n");
+    if (AggregateArgs)
+      paramTy.push_back((*I)->getType());
+    else
+      paramTy.push_back(PointerType::getUnqual((*I)->getType()));
   }
 
-  DEBUG(std::cerr << "Function type: " << retTy << " f(");
-  for (std::vector<const Type*>::iterator i = paramTy.begin(),
+  DEBUG(dbgs() << "Function type: " << *RetTy << " f(");
+  for (std::vector<Type*>::iterator i = paramTy.begin(),
          e = paramTy.end(); i != e; ++i)
-    DEBUG(std::cerr << *i << ", ");
-  DEBUG(std::cerr << ")\n");
-
-  const FunctionType *funcType = FunctionType::get(retTy, paramTy, false);
+    DEBUG(dbgs() << **i << ", ");
+  DEBUG(dbgs() << ")\n");
+
+  if (AggregateArgs && (inputs.size() + outputs.size() > 0)) {
+    PointerType *StructPtr =
+           PointerType::getUnqual(StructType::get(M->getContext(), paramTy));
+    paramTy.clear();
+    paramTy.push_back(StructPtr);
+  }
+  FunctionType *funcType =
+                  FunctionType::get(RetTy, paramTy, false);
 
   // Create the new function
-  Function *newFunction = new Function(funcType,
-                                       GlobalValue::InternalLinkage,
-                                       oldFunction->getName() + "_code", M);
+  Function *newFunction = Function::Create(funcType,
+                                           GlobalValue::InternalLinkage,
+                                           oldFunction->getName() + "_" +
+                                           header->getName(), M);
+  // If the old function is no-throw, so is the new one.
+  if (oldFunction->doesNotThrow())
+    newFunction->setDoesNotThrow(true);
+  
   newFunction->getBasicBlockList().push_back(newRootNode);
 
   // Create an iterator to name all of the arguments we inserted.
-  Function::aiterator AI = newFunction->abegin();
+  Function::arg_iterator AI = newFunction->arg_begin();
 
   // Rewrite all users of the inputs in the extracted region to use the
-  // arguments instead.
-  for (unsigned i = 0, e = inputs.size(); i != e; ++i, ++AI) {
-    AI->setName(inputs[i]->getName());
+  // arguments (or appropriate addressing into struct) instead.
+  for (unsigned i = 0, e = inputs.size(); i != e; ++i) {
+    Value *RewriteVal;
+    if (AggregateArgs) {
+      Value *Idx[2];
+      Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(header->getContext()));
+      Idx[1] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(header->getContext()), i);
+      TerminatorInst *TI = newFunction->begin()->getTerminator();
+      GetElementPtrInst *GEP = 
+        GetElementPtrInst::Create(AI, Idx, "gep_" + inputs[i]->getName(), TI);
+      RewriteVal = new LoadInst(GEP, "loadgep_" + inputs[i]->getName(), TI);
+    } else
+      RewriteVal = AI++;
+
     std::vector<User*> Users(inputs[i]->use_begin(), inputs[i]->use_end());
     for (std::vector<User*>::iterator use = Users.begin(), useE = Users.end();
          use != useE; ++use)
       if (Instruction* inst = dyn_cast<Instruction>(*use))
         if (BlocksToExtract.count(inst->getParent()))
-          inst->replaceUsesOfWith(inputs[i], AI);
+          inst->replaceUsesOfWith(inputs[i], RewriteVal);
   }
 
-  // Set names for all of the output arguments.
-  for (unsigned i = 0, e = outputs.size(); i != e; ++i, ++AI)
-    AI->setName(outputs[i]->getName()+".out");  
-
+  // Set names for input and output arguments.
+  if (!AggregateArgs) {
+    AI = newFunction->arg_begin();
+    for (unsigned i = 0, e = inputs.size(); i != e; ++i, ++AI)
+      AI->setName(inputs[i]->getName());
+    for (unsigned i = 0, e = outputs.size(); i != e; ++i, ++AI)
+      AI->setName(outputs[i]->getName()+".out");
+  }
 
   // Rewrite branches to basic blocks outside of the loop to new dummy blocks
   // within the new function. This must be done before we lose track of which
@@ -187,43 +354,106 @@ Function *CodeExtractor::constructFunction(const Values &inputs,
   return newFunction;
 }
 
-void CodeExtractor::moveCodeToFunction(Function *newFunction) {
-  Function *oldFunc = (*BlocksToExtract.begin())->getParent();
-  Function::BasicBlockListType &oldBlocks = oldFunc->getBasicBlockList();
-  Function::BasicBlockListType &newBlocks = newFunction->getBasicBlockList();
+/// FindPhiPredForUseInBlock - Given a value and a basic block, find a PHI
+/// that uses the value within the basic block, and return the predecessor
+/// block associated with that use, or return 0 if none is found.
+static BasicBlock* FindPhiPredForUseInBlock(Value* Used, BasicBlock* BB) {
+  for (Value::use_iterator UI = Used->use_begin(),
+       UE = Used->use_end(); UI != UE; ++UI) {
+     PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(*UI);
+     if (P && P->getParent() == BB)
+       return P->getIncomingBlock(UI);
+  }
+  
+  return 0;
+}
 
-  for (std::set<BasicBlock*>::const_iterator i = BlocksToExtract.begin(),
-         e = BlocksToExtract.end(); i != e; ++i) {
-    // Delete the basic block from the old function, and the list of blocks
-    oldBlocks.remove(*i);
+/// emitCallAndSwitchStatement - This method sets up the caller side by adding
+/// the call instruction, splitting any PHI nodes in the header block as
+/// necessary.
+void CodeExtractor::
+emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction, BasicBlock *codeReplacer,
+                           Values &inputs, Values &outputs) {
+  // Emit a call to the new function, passing in: *pointer to struct (if
+  // aggregating parameters), or plan inputs and allocated memory for outputs
+  std::vector<Value*> params, StructValues, ReloadOutputs, Reloads;
+  
+  LLVMContext &Context = newFunction->getContext();
+
+  // Add inputs as params, or to be filled into the struct
+  for (Values::iterator i = inputs.begin(), e = inputs.end(); i != e; ++i)
+    if (AggregateArgs)
+      StructValues.push_back(*i);
+    else
+      params.push_back(*i);
+
+  // Create allocas for the outputs
+  for (Values::iterator i = outputs.begin(), e = outputs.end(); i != e; ++i) {
+    if (AggregateArgs) {
+      StructValues.push_back(*i);
+    } else {
+      AllocaInst *alloca =
+        new AllocaInst((*i)->getType(), 0, (*i)->getName()+".loc",
+                       codeReplacer->getParent()->begin()->begin());
+      ReloadOutputs.push_back(alloca);
+      params.push_back(alloca);
+    }
+  }
 
-    // Insert this basic block into the new function
-    newBlocks.push_back(*i);
+  AllocaInst *Struct = 0;
+  if (AggregateArgs && (inputs.size() + outputs.size() > 0)) {
+    std::vector<Type*> ArgTypes;
+    for (Values::iterator v = StructValues.begin(),
+           ve = StructValues.end(); v != ve; ++v)
+      ArgTypes.push_back((*v)->getType());
+
+    // Allocate a struct at the beginning of this function
+    Type *StructArgTy = StructType::get(newFunction->getContext(), ArgTypes);
+    Struct =
+      new AllocaInst(StructArgTy, 0, "structArg",
+                     codeReplacer->getParent()->begin()->begin());
+    params.push_back(Struct);
+
+    for (unsigned i = 0, e = inputs.size(); i != e; ++i) {
+      Value *Idx[2];
+      Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Context));
+      Idx[1] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), i);
+      GetElementPtrInst *GEP =
+        GetElementPtrInst::Create(Struct, Idx,
+                                  "gep_" + StructValues[i]->getName());
+      codeReplacer->getInstList().push_back(GEP);
+      StoreInst *SI = new StoreInst(StructValues[i], GEP);
+      codeReplacer->getInstList().push_back(SI);
+    }
   }
-}
 
-void
-CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
-                                          BasicBlock *codeReplacer,
-                                          Values &inputs,
-                                          Values &outputs) {
-  // Emit a call to the new function, passing allocated memory for outputs and
-  // just plain inputs for non-scalars
-  std::vector<Value*> params(inputs);
+  // Emit the call to the function
+  CallInst *call = CallInst::Create(newFunction, params,
+                                    NumExitBlocks > 1 ? "targetBlock" : "");
+  codeReplacer->getInstList().push_back(call);
 
-  // Get an iterator to the first output argument.
-  Function::aiterator OutputArgBegin = newFunction->abegin();
-  std::advance(OutputArgBegin, inputs.size());
+  Function::arg_iterator OutputArgBegin = newFunction->arg_begin();
+  unsigned FirstOut = inputs.size();
+  if (!AggregateArgs)
+    std::advance(OutputArgBegin, inputs.size());
 
+  // Reload the outputs passed in by reference
   for (unsigned i = 0, e = outputs.size(); i != e; ++i) {
-    Value *Output = outputs[i];
-    // Create allocas for scalar outputs
-    AllocaInst *alloca =
-      new AllocaInst(outputs[i]->getType(), 0, Output->getName()+".loc",
-                     codeReplacer->getParent()->begin()->begin());
-    params.push_back(alloca);
-    
-    LoadInst *load = new LoadInst(alloca, Output->getName()+".reload");
+    Value *Output = 0;
+    if (AggregateArgs) {
+      Value *Idx[2];
+      Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Context));
+      Idx[1] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), FirstOut + i);
+      GetElementPtrInst *GEP
+        = GetElementPtrInst::Create(Struct, Idx,
+                                    "gep_reload_" + outputs[i]->getName());
+      codeReplacer->getInstList().push_back(GEP);
+      Output = GEP;
+    } else {
+      Output = ReloadOutputs[i];
+    }
+    LoadInst *load = new LoadInst(Output, outputs[i]->getName()+".reload");
+    Reloads.push_back(load);
     codeReplacer->getInstList().push_back(load);
     std::vector<User*> Users(outputs[i]->use_begin(), outputs[i]->use_end());
     for (unsigned u = 0, e = Users.size(); u != e; ++u) {
@@ -233,11 +463,10 @@ CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
     }
   }
 
-  CallInst *call = new CallInst(newFunction, params, "targetBlock");
-  codeReplacer->getInstList().push_front(call);
-
   // Now we can emit a switch statement using the call as a value.
-  SwitchInst *TheSwitch = new SwitchInst(call, codeReplacer, codeReplacer);
+  SwitchInst *TheSwitch =
+      SwitchInst::Create(Constant::getNullValue(Type::getInt16Ty(Context)),
+                         codeReplacer, 0, codeReplacer);
 
   // Since there may be multiple exits from the original region, make the new
   // function return an unsigned, switch on that number.  This loop iterates
@@ -247,7 +476,7 @@ CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
   std::map<BasicBlock*, BasicBlock*> ExitBlockMap;
 
   unsigned switchVal = 0;
-  for (std::set<BasicBlock*>::const_iterator i = BlocksToExtract.begin(),
+  for (SetVector<BasicBlock*>::const_iterator i = BlocksToExtract.begin(),
          e = BlocksToExtract.end(); i != e; ++i) {
     TerminatorInst *TI = (*i)->getTerminator();
     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
@@ -258,23 +487,90 @@ CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
         if (!NewTarget) {
           // If we don't already have an exit stub for this non-extracted
           // destination, create one now!
-          NewTarget = new BasicBlock(OldTarget->getName() + ".exitStub",
-                                     newFunction);
+          NewTarget = BasicBlock::Create(Context,
+                                         OldTarget->getName() + ".exitStub",
+                                         newFunction);
+          unsigned SuccNum = switchVal++;
+
+          Value *brVal = 0;
+          switch (NumExitBlocks) {
+          case 0:
+          case 1: break;  // No value needed.
+          case 2:         // Conditional branch, return a bool
+            brVal = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Context), !SuccNum);
+            break;
+          default:
+            brVal = ConstantInt::get(Type::getInt16Ty(Context), SuccNum);
+            break;
+          }
 
-          ConstantUInt *brVal = ConstantUInt::get(Type::UShortTy, switchVal++);
-          ReturnInst *NTRet = new ReturnInst(brVal, NewTarget);
+          ReturnInst *NTRet = ReturnInst::Create(Context, brVal, NewTarget);
 
           // Update the switch instruction.
-          TheSwitch->addCase(brVal, OldTarget);
+          TheSwitch->addCase(ConstantInt::get(Type::getInt16Ty(Context),
+                                              SuccNum),
+                             OldTarget);
 
           // Restore values just before we exit
-          // FIXME: Use a GetElementPtr to bunch the outputs in a struct
-          Function::aiterator OAI = OutputArgBegin;
-          for (unsigned out = 0, e = outputs.size(); out != e; ++out, ++OAI)
-            if (!DS ||
-                DS->dominates(cast<Instruction>(outputs[out])->getParent(),
-                              TI->getParent()))
-              new StoreInst(outputs[out], OAI, NTRet);
+          Function::arg_iterator OAI = OutputArgBegin;
+          for (unsigned out = 0, e = outputs.size(); out != e; ++out) {
+            // For an invoke, the normal destination is the only one that is
+            // dominated by the result of the invocation
+            BasicBlock *DefBlock = cast<Instruction>(outputs[out])->getParent();
+
+            bool DominatesDef = true;
+
+            if (InvokeInst *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(outputs[out])) {
+              DefBlock = Invoke->getNormalDest();
+
+              // Make sure we are looking at the original successor block, not
+              // at a newly inserted exit block, which won't be in the dominator
+              // info.
+              for (std::map<BasicBlock*, BasicBlock*>::iterator I =
+                     ExitBlockMap.begin(), E = ExitBlockMap.end(); I != E; ++I)
+                if (DefBlock == I->second) {
+                  DefBlock = I->first;
+                  break;
+                }
+
+              // In the extract block case, if the block we are extracting ends
+              // with an invoke instruction, make sure that we don't emit a
+              // store of the invoke value for the unwind block.
+              if (!DT && DefBlock != OldTarget)
+                DominatesDef = false;
+            }
+
+            if (DT) {
+              DominatesDef = DT->dominates(DefBlock, OldTarget);
+              
+              // If the output value is used by a phi in the target block,
+              // then we need to test for dominance of the phi's predecessor
+              // instead.  Unfortunately, this a little complicated since we
+              // have already rewritten uses of the value to uses of the reload.
+              BasicBlock* pred = FindPhiPredForUseInBlock(Reloads[out], 
+                                                          OldTarget);
+              if (pred && DT && DT->dominates(DefBlock, pred))
+                DominatesDef = true;
+            }
+
+            if (DominatesDef) {
+              if (AggregateArgs) {
+                Value *Idx[2];
+                Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Context));
+                Idx[1] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
+                                          FirstOut+out);
+                GetElementPtrInst *GEP =
+                  GetElementPtrInst::Create(OAI, Idx,
+                                            "gep_" + outputs[out]->getName(),
+                                            NTRet);
+                new StoreInst(outputs[out], GEP, NTRet);
+              } else {
+                new StoreInst(outputs[out], OAI, NTRet);
+              }
+            }
+            // Advance output iterator even if we don't emit a store
+            if (!AggregateArgs) ++OAI;
+          }
         }
 
         // rewrite the original branch instruction with this new target
@@ -282,15 +578,64 @@ CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
       }
   }
 
-  // Now that we've done the deed, make the default destination of the switch
-  // instruction be one of the exit blocks of the region.
-  if (TheSwitch->getNumSuccessors() > 1) {
-    // FIXME: this is broken w.r.t. PHI nodes, but the old code was more broken.
-    // This edge is not traversable.
-    TheSwitch->setSuccessor(0, TheSwitch->getSuccessor(1));
+  // Now that we've done the deed, simplify the switch instruction.
+  Type *OldFnRetTy = TheSwitch->getParent()->getParent()->getReturnType();
+  switch (NumExitBlocks) {
+  case 0:
+    // There are no successors (the block containing the switch itself), which
+    // means that previously this was the last part of the function, and hence
+    // this should be rewritten as a `ret'
+
+    // Check if the function should return a value
+    if (OldFnRetTy->isVoidTy()) {
+      ReturnInst::Create(Context, 0, TheSwitch);  // Return void
+    } else if (OldFnRetTy == TheSwitch->getCondition()->getType()) {
+      // return what we have
+      ReturnInst::Create(Context, TheSwitch->getCondition(), TheSwitch);
+    } else {
+      // Otherwise we must have code extracted an unwind or something, just
+      // return whatever we want.
+      ReturnInst::Create(Context, 
+                         Constant::getNullValue(OldFnRetTy), TheSwitch);
+    }
+
+    TheSwitch->eraseFromParent();
+    break;
+  case 1:
+    // Only a single destination, change the switch into an unconditional
+    // branch.
+    BranchInst::Create(TheSwitch->getSuccessor(1), TheSwitch);
+    TheSwitch->eraseFromParent();
+    break;
+  case 2:
+    BranchInst::Create(TheSwitch->getSuccessor(1), TheSwitch->getSuccessor(2),
+                       call, TheSwitch);
+    TheSwitch->eraseFromParent();
+    break;
+  default:
+    // Otherwise, make the default destination of the switch instruction be one
+    // of the other successors.
+    TheSwitch->setOperand(0, call);
+    TheSwitch->setSuccessor(0, TheSwitch->getSuccessor(NumExitBlocks));
+    TheSwitch->removeCase(NumExitBlocks);  // Remove redundant case
+    break;
   }
 }
 
+void CodeExtractor::moveCodeToFunction(Function *newFunction) {
+  Function *oldFunc = (*BlocksToExtract.begin())->getParent();
+  Function::BasicBlockListType &oldBlocks = oldFunc->getBasicBlockList();
+  Function::BasicBlockListType &newBlocks = newFunction->getBasicBlockList();
+
+  for (SetVector<BasicBlock*>::const_iterator i = BlocksToExtract.begin(),
+         e = BlocksToExtract.end(); i != e; ++i) {
+    // Delete the basic block from the old function, and the list of blocks
+    oldBlocks.remove(*i);
+
+    // Insert this basic block into the new function
+    newBlocks.push_back(*i);
+  }
+}
 
 /// ExtractRegion - Removes a loop from a function, replaces it with a call to
 /// new function. Returns pointer to the new function.
@@ -299,17 +644,20 @@ CodeExtractor::emitCallAndSwitchStatement(Function *newFunction,
 ///
 /// find inputs and outputs for the region
 ///
-/// for inputs: add to function as args, map input instr* to arg# 
-/// for outputs: add allocas for scalars, 
+/// for inputs: add to function as args, map input instr* to arg#
+/// for outputs: add allocas for scalars,
 ///             add to func as args, map output instr* to arg#
 ///
 /// rewrite func to use argument #s instead of instr*
 ///
-/// for each scalar output in the function: at every exit, store intermediate 
+/// for each scalar output in the function: at every exit, store intermediate
 /// computed result back into memory.
 ///
-Function *CodeExtractor::ExtractCodeRegion(const std::vector<BasicBlock*> &code)
-{
+Function *CodeExtractor::
+ExtractCodeRegion(ArrayRef<BasicBlock*> code) {
+  if (!isEligible(code))
+    return 0;
+
   // 1) Find inputs, outputs
   // 2) Construct new function
   //  * Add allocas for defs, pass as args by reference
@@ -323,44 +671,40 @@ Function *CodeExtractor::ExtractCodeRegion(const std::vector<BasicBlock*> &code)
   // Assumption: this is a single-entry code region, and the header is the first
   // block in the region.
   BasicBlock *header = code[0];
+
   for (unsigned i = 1, e = code.size(); i != e; ++i)
     for (pred_iterator PI = pred_begin(code[i]), E = pred_end(code[i]);
          PI != E; ++PI)
       assert(BlocksToExtract.count(*PI) &&
              "No blocks in this region may have entries from outside the region"
              " except for the first block!");
-  
+
+  // If we have to split PHI nodes or the entry block, do so now.
+  severSplitPHINodes(header);
+
+  // If we have any return instructions in the region, split those blocks so
+  // that the return is not in the region.
+  splitReturnBlocks();
+
   Function *oldFunction = header->getParent();
 
   // This takes place of the original loop
-  BasicBlock *codeReplacer = new BasicBlock("codeRepl", oldFunction);
+  BasicBlock *codeReplacer = BasicBlock::Create(header->getContext(), 
+                                                "codeRepl", oldFunction,
+                                                header);
 
   // The new function needs a root node because other nodes can branch to the
-  // head of the loop, and the root cannot have predecessors
-  BasicBlock *newFuncRoot = new BasicBlock("newFuncRoot");
-  newFuncRoot->getInstList().push_back(new BranchInst(header));
+  // head of the region, but the entry node of a function cannot have preds.
+  BasicBlock *newFuncRoot = BasicBlock::Create(header->getContext(), 
+                                               "newFuncRoot");
+  newFuncRoot->getInstList().push_back(BranchInst::Create(header));
 
-  // Find inputs to, outputs from the code region
-  //
-  // If one of the inputs is coming from a different basic block and it's in a
-  // phi node, we need to rewrite the phi node:
-  //
-  // * All the inputs which involve basic blocks OUTSIDE of this region go into
-  //   a NEW phi node that takes care of finding which value really came in.
-  //   The result of this phi is passed to the function as an argument. 
-  //
-  // * All the other phi values stay.
-  //
-  // FIXME: PHI nodes' incoming blocks aren't being rewritten to accomodate for
-  // blocks moving to a new function.
-  // SOLUTION: move Phi nodes out of the loop header into the codeReplacer, pass
-  // the values as parameters to the function
-  findInputsOutputs(inputs, outputs, codeReplacer, newFuncRoot);
-
-  // Step 2: Construct new function based on inputs/outputs,
-  // Add allocas for all defs
-  Function *newFunction = constructFunction(inputs, outputs, code[0],
-                                            newFuncRoot, 
+  // Find inputs to, outputs from the code region.
+  findInputsOutputs(inputs, outputs);
+
+  // Construct new function based on inputs/outputs & add allocas for all defs.
+  Function *newFunction = constructFunction(inputs, outputs, header,
+                                            newFuncRoot,
                                             codeReplacer, oldFunction,
                                             oldFunction->getParent());
 
@@ -368,13 +712,14 @@ Function *CodeExtractor::ExtractCodeRegion(const std::vector<BasicBlock*> &code)
 
   moveCodeToFunction(newFunction);
 
-  // Loop over all of the PHI nodes in the entry block (code[0]), and change any
+  // Loop over all of the PHI nodes in the header block, and change any
   // references to the old incoming edge to be the new incoming edge.
-  for (BasicBlock::iterator I = code[0]->begin();
-       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
+  for (BasicBlock::iterator I = header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
       if (!BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i)))
         PN->setIncomingBlock(i, newFuncRoot);
+  }
 
   // Look at all successors of the codeReplacer block.  If any of these blocks
   // had PHI nodes in them, we need to update the "from" block to be the code
@@ -382,35 +727,70 @@ Function *CodeExtractor::ExtractCodeRegion(const std::vector<BasicBlock*> &code)
   std::vector<BasicBlock*> Succs(succ_begin(codeReplacer),
                                  succ_end(codeReplacer));
   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
-    for (BasicBlock::iterator I = Succs[i]->begin();
-         PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
+    for (BasicBlock::iterator I = Succs[i]->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
+      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+      std::set<BasicBlock*> ProcessedPreds;
       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-        if (BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i)))
-          PN->setIncomingBlock(i, codeReplacer);
-  
+        if (BlocksToExtract.count(PN->getIncomingBlock(i))) {
+          if (ProcessedPreds.insert(PN->getIncomingBlock(i)).second)
+            PN->setIncomingBlock(i, codeReplacer);
+          else {
+            // There were multiple entries in the PHI for this block, now there
+            // is only one, so remove the duplicated entries.
+            PN->removeIncomingValue(i, false);
+            --i; --e;
+          }
+        }
+    }
+
+  //cerr << "NEW FUNCTION: " << *newFunction;
+  //  verifyFunction(*newFunction);
+
+  //  cerr << "OLD FUNCTION: " << *oldFunction;
+  //  verifyFunction(*oldFunction);
 
-  DEBUG(if (verifyFunction(*newFunction)) abort());
+  DEBUG(if (verifyFunction(*newFunction)) 
+        report_fatal_error("verifyFunction failed!"));
   return newFunction;
 }
 
-/// ExtractCodeRegion - slurp a sequence of basic blocks into a brand new
-/// function
+bool CodeExtractor::isEligible(ArrayRef<BasicBlock*> code) {
+  // Deny a single basic block that's a landing pad block.
+  if (code.size() == 1 && code[0]->isLandingPad())
+    return false;
+
+  // Deny code region if it contains allocas or vastarts.
+  for (ArrayRef<BasicBlock*>::iterator BB = code.begin(), e=code.end();
+       BB != e; ++BB)
+    for (BasicBlock::const_iterator I = (*BB)->begin(), Ie = (*BB)->end();
+         I != Ie; ++I)
+      if (isa<AllocaInst>(*I))
+        return false;
+      else if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
+        if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
+          if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::vastart)
+            return false;
+  return true;
+}
+
+
+/// ExtractCodeRegion - Slurp a sequence of basic blocks into a brand new
+/// function.
 ///
-Function* llvm::ExtractCodeRegion(DominatorSet &DS,
-                                  const std::vector<BasicBlock*> &code) {
-  return CodeExtractor(&DS).ExtractCodeRegion(code);
+Function* llvm::ExtractCodeRegion(DominatorTree &DT,
+                                  ArrayRef<BasicBlock*> code,
+                                  bool AggregateArgs) {
+  return CodeExtractor(&DT, AggregateArgs).ExtractCodeRegion(code);
 }
 
-/// ExtractBasicBlock - slurp a natural loop into a brand new function
+/// ExtractLoop - Slurp a natural loop into a brand new function.
 ///
-Function* llvm::ExtractLoop(DominatorSet &DS, Loop *L) {
-  return CodeExtractor(&DS).ExtractCodeRegion(L->getBlocks());
+Function* llvm::ExtractLoop(DominatorTree &DT, Loop *L, bool AggregateArgs) {
+  return CodeExtractor(&DT, AggregateArgs).ExtractCodeRegion(L->getBlocks());
 }
 
-/// ExtractBasicBlock - slurp a basic block into a brand new function
+/// ExtractBasicBlock - Slurp a basic block into a brand new function.
 ///
-Function* llvm::ExtractBasicBlock(BasicBlock *BB) {
-  std::vector<BasicBlock*> Blocks;
-  Blocks.push_back(BB);
-  return CodeExtractor().ExtractCodeRegion(Blocks);  
+Function* llvm::ExtractBasicBlock(ArrayRef<BasicBlock*> BBs, bool AggregateArgs){
+  return CodeExtractor(0, AggregateArgs).ExtractCodeRegion(BBs);
 }