OSDN Git Service

add a new SimplifyInstruction API, which is like ConstantFoldInstruction,
[android-x86/external-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
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 // This file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
16 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
17 #include "llvm/LLVMContext.h"
18 #include "llvm/Pass.h"
19 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
20 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
21 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
32 using namespace llvm;
33
34 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
35 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
36 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
37
38 static cl::opt<unsigned>
39 Threshold("jump-threading-threshold", 
40           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
41           cl::init(6), cl::Hidden);
42
43 namespace {
44   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
45   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
46   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
47   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
48   /// duplicating the contents of this block.
49   ///
50   /// An example of when this can occur is code like this:
51   ///
52   ///   if () { ...
53   ///     X = 4;
54   ///   }
55   ///   if (X < 3) {
56   ///
57   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
58   /// revectored to the false side of the second if.
59   ///
60   class JumpThreading : public FunctionPass {
61     TargetData *TD;
62 #ifdef NDEBUG
63     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
64 #else
65     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
66 #endif
67   public:
68     static char ID; // Pass identification
69     JumpThreading() : FunctionPass(&ID) {}
70
71     bool runOnFunction(Function &F);
72     void FindLoopHeaders(Function &F);
73     
74     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
75     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
76                     BasicBlock *SuccBB);
77     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
78                                           BasicBlock *PredBB);
79     
80     typedef SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*,
81                                       BasicBlock*> > PredValueInfo;
82     
83     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
84                                          PredValueInfo &Result);
85     bool ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst, BasicBlock *BB);
86     
87     
88     bool ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
89     bool ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *DestBB);
90
91     bool ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN);
92     
93     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
94   };
95 }
96
97 char JumpThreading::ID = 0;
98 static RegisterPass<JumpThreading>
99 X("jump-threading", "Jump Threading");
100
101 // Public interface to the Jump Threading pass
102 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
103
104 /// runOnFunction - Top level algorithm.
105 ///
106 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
107   DEBUG(errs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
108   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
109   
110   FindLoopHeaders(F);
111   
112   bool AnotherIteration = true, EverChanged = false;
113   while (AnotherIteration) {
114     AnotherIteration = false;
115     bool Changed = false;
116     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
117       BasicBlock *BB = I;
118       while (ProcessBlock(BB))
119         Changed = true;
120       
121       ++I;
122       
123       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
124       // edges which simplifies the CFG.
125       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
126           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
127         DEBUG(errs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
128               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
129         LoopHeaders.erase(BB);
130         DeleteDeadBlock(BB);
131         Changed = true;
132       }
133     }
134     AnotherIteration = Changed;
135     EverChanged |= Changed;
136   }
137   
138   LoopHeaders.clear();
139   return EverChanged;
140 }
141
142 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
143 /// thread across it.
144 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
145   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
146   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
147   
148   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
149   // include the terminator because the copy won't include it.
150   unsigned Size = 0;
151   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
152     // Debugger intrinsics don't incur code size.
153     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
154     
155     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
156     if (isa<BitCastInst>(I) && isa<PointerType>(I->getType()))
157       continue;
158     
159     // All other instructions count for at least one unit.
160     ++Size;
161     
162     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
163     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
164     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
165     // them as having cost 1.
166     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
167       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
168         Size += 3;
169       else if (!isa<VectorType>(CI->getType()))
170         Size += 1;
171     }
172   }
173   
174   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
175   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
176   if (isa<SwitchInst>(I))
177     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
178   
179   return Size;
180 }
181
182
183 //===----------------------------------------------------------------------===//
184
185
186 /// RemovePredecessorAndSimplify - Like BasicBlock::removePredecessor, this
187 /// method is called when we're about to delete Pred as a predecessor of BB.  If
188 /// BB contains any PHI nodes, this drops the entries in the PHI nodes for Pred.
189 ///
190 /// Unlike the removePredecessor method, this attempts to simplify uses of PHI
191 /// nodes that collapse into identity values.  For example, if we have:
192 ///   x = phi(1, 0, 0, 0)
193 ///   y = and x, z
194 ///
195 /// .. and delete the predecessor corresponding to the '1', this will attempt to
196 /// recursively fold the and to 0.
197 static void RemovePredecessorAndSimplify(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
198                                          TargetData *TD) {
199   // This only adjusts blocks with PHI nodes.
200   if (!isa<PHINode>(BB->begin()))
201     return;
202   
203   // Remove the entries for Pred from the PHI nodes in BB, but do not simplify
204   // them down.  This will leave us with single entry phi nodes and other phis
205   // that can be removed.
206   BB->removePredecessor(Pred, true);
207   
208   WeakVH PhiIt = &BB->front();
209   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PhiIt)) {
210     PhiIt = &*++BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PhiIt));
211     
212     Value *PNV = PN->hasConstantValue();
213     if (PNV == 0) continue;
214     
215     assert(PNV != PN && "hasConstantValue broken");
216     
217     // If we're able to simplify the phi to a constant, simplify it into its
218     // uses.
219     while (!PN->use_empty()) {
220       // Update the instruction to use the new value.
221       Use &U = PN->use_begin().getUse();
222       Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
223       U = PNV;
224       
225       // See if we can simplify it.
226       if (Value *V = SimplifyInstruction(User, TD)) {
227         User->replaceAllUsesWith(V);
228         User->eraseFromParent();
229       }
230     }
231     
232     PN->replaceAllUsesWith(PNV);
233     PN->eraseFromParent();
234     
235     // If recursive simplification ended up deleting the next PHI node we would
236     // iterate to, then our iterator is invalid, restart scanning from the top
237     // of the block.
238     if (PhiIt == 0) PhiIt = &BB->front();
239   }
240 }
241
242 //===----------------------------------------------------------------------===//
243
244
245 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
246 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
247 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
248 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
249 /// by finding targets of backedges in the CFG.
250 ///
251 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
252 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
253 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
254 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
255 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
256 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
257 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
258 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
259 ///
260 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
261   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
262   FindFunctionBackedges(F, Edges);
263   
264   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
265     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
266 }
267
268 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
269 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt in any of our
270 /// predecessors.  If so, return the known list of value and pred BB in the
271 /// result vector.  If a value is known to be undef, it is returned as null.
272 ///
273 /// The BB basic block is known to start with a PHI node.
274 ///
275 /// This returns true if there were any known values.
276 ///
277 ///
278 /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a predecessor
279 /// based on its terminator.
280 bool JumpThreading::
281 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,PredValueInfo &Result){
282   PHINode *TheFirstPHI = cast<PHINode>(BB->begin());
283   
284   // If V is a constantint, then it is known in all predecessors.
285   if (isa<ConstantInt>(V) || isa<UndefValue>(V)) {
286     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
287     Result.resize(TheFirstPHI->getNumIncomingValues());
288     for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
289       Result[i] = std::make_pair(CI, TheFirstPHI->getIncomingBlock(i));
290     return true;
291   }
292   
293   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
294   // then it can't be derived from a PHI.
295   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
296   if (I == 0 || I->getParent() != BB)
297     return false;
298   
299   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
300   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
301     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
302       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
303       if (isa<ConstantInt>(InVal) || isa<UndefValue>(InVal)) {
304         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(InVal);
305         Result.push_back(std::make_pair(CI, PN->getIncomingBlock(i)));
306       }
307     }
308     return !Result.empty();
309   }
310   
311   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> LHSVals, RHSVals;
312
313   // Handle some boolean conditions.
314   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) { 
315     // X | true -> true
316     // X & false -> false
317     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
318         I->getOpcode() == Instruction::And) {
319       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals);
320       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals);
321       
322       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
323         return false;
324       
325       ConstantInt *InterestingVal;
326       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
327         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
328       else
329         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
330       
331       // Scan for the sentinel.
332       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
333         if (LHSVals[i].first == InterestingVal || LHSVals[i].first == 0)
334           Result.push_back(LHSVals[i]);
335       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
336         if (RHSVals[i].first == InterestingVal || RHSVals[i].first == 0)
337           Result.push_back(RHSVals[i]);
338       return !Result.empty();
339     }
340     
341     // TODO: Should handle the NOT form of XOR.
342     
343   }
344   
345   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
346   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
347     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
348     if (PN && PN->getParent() == BB) {
349       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
350       // See if any do.
351       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
352         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
353         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
354         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
355         
356         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS);
357         if (Res == 0) continue;
358         
359         if (isa<UndefValue>(Res))
360           Result.push_back(std::make_pair((ConstantInt*)0, PredBB));
361         else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
362           Result.push_back(std::make_pair(CI, PredBB));
363       }
364       
365       return !Result.empty();
366     }
367     
368     // TODO: We could also recurse to see if we can determine constants another
369     // way.
370   }
371   return false;
372 }
373
374
375
376 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
377 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
378 ///
379 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
380 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
381 ///
382 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
383   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
384   unsigned MinSucc = 0;
385   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
386   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
387   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
388   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
389     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
390     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
391     if (NumPreds < MinNumPreds)
392       MinSucc = i;
393   }
394   
395   return MinSucc;
396 }
397
398 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
399 /// through to a successor, transform them now.
400 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
401   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
402   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
403   // because now the condition in this block can be threaded through
404   // predecessors of our predecessor block.
405   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
406     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
407         SinglePred != BB) {
408       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
409       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
410         LoopHeaders.insert(BB);
411       
412       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
413       // will need to move BB back to the entry position.
414       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
415       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
416       
417       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
418         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
419       return true;
420     }
421   }
422
423   // Look to see if the terminator is a branch of switch, if not we can't thread
424   // it.
425   Value *Condition;
426   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
427     // Can't thread an unconditional jump.
428     if (BI->isUnconditional()) return false;
429     Condition = BI->getCondition();
430   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
431     Condition = SI->getCondition();
432   else
433     return false; // Must be an invoke.
434   
435   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
436   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
437   // other blocks.
438   if (isa<ConstantInt>(Condition)) {
439     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
440           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
441     ++NumFolds;
442     ConstantFoldTerminator(BB);
443     return true;
444   }
445   
446   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
447   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
448   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
449     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
450     
451     // Fold the branch/switch.
452     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
453     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
454       if (i == BestSucc) continue;
455       RemovePredecessorAndSimplify(BBTerm->getSuccessor(i), BB, TD);
456     }
457     
458     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
459           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
460     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
461     BBTerm->eraseFromParent();
462     return true;
463   }
464   
465   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
466
467   // If the condition is an instruction defined in another block, see if a
468   // predecessor has the same condition:
469   //     br COND, BBX, BBY
470   //  BBX:
471   //     br COND, BBZ, BBW
472   if (!Condition->hasOneUse() && // Multiple uses.
473       (CondInst == 0 || CondInst->getParent() != BB)) { // Non-local definition.
474     pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
475     if (isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
476       for (; PI != E; ++PI)
477         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
478           if (PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == Condition &&
479               ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
480             return true;
481     } else {
482       assert(isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()) && "Unknown jump terminator");
483       for (; PI != E; ++PI)
484         if (SwitchInst *PSI = dyn_cast<SwitchInst>((*PI)->getTerminator()))
485           if (PSI->getCondition() == Condition &&
486               ProcessSwitchOnDuplicateCond(*PI, BB))
487             return true;
488     }
489   }
490
491   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
492   if (CondInst == 0)
493     return false;
494   
495   // See if this is a phi node in the current block.
496   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
497     if (PN->getParent() == BB)
498       return ProcessJumpOnPHI(PN);
499   
500   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
501     if (!isa<PHINode>(CondCmp->getOperand(0)) ||
502         cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
503       // If we have a comparison, loop over the predecessors to see if there is
504       // a condition with a lexically identical value.
505       pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);
506       for (; PI != E; ++PI)
507         if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
508           if (PBI->isConditional() && *PI != BB) {
509             if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(PBI->getCondition())) {
510               if (CI->getOperand(0) == CondCmp->getOperand(0) &&
511                   CI->getOperand(1) == CondCmp->getOperand(1) &&
512                   CI->getPredicate() == CondCmp->getPredicate()) {
513                 // TODO: Could handle things like (x != 4) --> (x == 17)
514                 if (ProcessBranchOnDuplicateCond(*PI, BB))
515                   return true;
516               }
517             }
518           }
519     }
520   }
521
522   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
523   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
524   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
525   // which can then be used to thread the values.
526   //
527   // This is particularly important because reg2mem inserts loads and stores all
528   // over the place, and this blocks jump threading if we don't zap them.
529   Value *SimplifyValue = CondInst;
530   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
531     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
532       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
533   
534   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
535     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
536       return true;
537   
538   
539   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
540   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
541   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
542   //
543   // We only bother doing this if the current block has a PHI node and if the
544   // conditional instruction lives in the current block.  If either condition
545   // fails, this won't be a computable value anyway.
546   if (CondInst->getParent() == BB && isa<PHINode>(BB->front()))
547     if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB))
548       return true;
549   
550   
551   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
552   // "(X == 4)" thread through this block.
553   
554   return false;
555 }
556
557 /// ProcessBranchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
558 /// block that jump on exactly the same condition.  This means that we almost
559 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
560 ///  PREDBB:
561 ///     br COND, DESTBB, BBY
562 ///  DESTBB:
563 ///     br COND, BBZ, BBW
564 ///
565 /// If DESTBB has multiple predecessors, we can't just constant fold the branch
566 /// in DESTBB, we have to thread over it.
567 bool JumpThreading::ProcessBranchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
568                                                  BasicBlock *BB) {
569   BranchInst *PredBI = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
570   
571   // If both successors of PredBB go to DESTBB, we don't know anything.  We can
572   // fold the branch to an unconditional one, which allows other recursive
573   // simplifications.
574   bool BranchDir;
575   if (PredBI->getSuccessor(1) != BB)
576     BranchDir = true;
577   else if (PredBI->getSuccessor(0) != BB)
578     BranchDir = false;
579   else {
580     DEBUG(errs() << "  In block '" << PredBB->getName()
581           << "' folding terminator: " << *PredBB->getTerminator() << '\n');
582     ++NumFolds;
583     ConstantFoldTerminator(PredBB);
584     return true;
585   }
586    
587   BranchInst *DestBI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
588
589   // If the dest block has one predecessor, just fix the branch condition to a
590   // constant and fold it.
591   if (BB->getSinglePredecessor()) {
592     DEBUG(errs() << "  In block '" << BB->getName()
593           << "' folding condition to '" << BranchDir << "': "
594           << *BB->getTerminator() << '\n');
595     ++NumFolds;
596     Value *OldCond = DestBI->getCondition();
597     DestBI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
598                                           BranchDir));
599     ConstantFoldTerminator(BB);
600     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
601     return true;
602   }
603  
604   
605   // Next, figure out which successor we are threading to.
606   BasicBlock *SuccBB = DestBI->getSuccessor(!BranchDir);
607   
608   SmallVector<BasicBlock*, 2> Preds;
609   Preds.push_back(PredBB);
610   
611   // Ok, try to thread it!
612   return ThreadEdge(BB, Preds, SuccBB);
613 }
614
615 /// ProcessSwitchOnDuplicateCond - We found a block and a predecessor of that
616 /// block that switch on exactly the same condition.  This means that we almost
617 /// always know the direction of the edge in the DESTBB:
618 ///  PREDBB:
619 ///     switch COND [... DESTBB, BBY ... ]
620 ///  DESTBB:
621 ///     switch COND [... BBZ, BBW ]
622 ///
623 /// Optimizing switches like this is very important, because simplifycfg builds
624 /// switches out of repeated 'if' conditions.
625 bool JumpThreading::ProcessSwitchOnDuplicateCond(BasicBlock *PredBB,
626                                                  BasicBlock *DestBB) {
627   // Can't thread edge to self.
628   if (PredBB == DestBB)
629     return false;
630   
631   SwitchInst *PredSI = cast<SwitchInst>(PredBB->getTerminator());
632   SwitchInst *DestSI = cast<SwitchInst>(DestBB->getTerminator());
633
634   // There are a variety of optimizations that we can potentially do on these
635   // blocks: we order them from most to least preferable.
636   
637   // If DESTBB *just* contains the switch, then we can forward edges from PREDBB
638   // directly to their destination.  This does not introduce *any* code size
639   // growth.  Skip debug info first.
640   BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
641   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
642     BBI++;
643   
644   // FIXME: Thread if it just contains a PHI.
645   if (isa<SwitchInst>(BBI)) {
646     bool MadeChange = false;
647     // Ignore the default edge for now.
648     for (unsigned i = 1, e = DestSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
649       ConstantInt *DestVal = DestSI->getCaseValue(i);
650       BasicBlock *DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
651       
652       // Okay, DestSI has a case for 'DestVal' that goes to 'DestSucc'.  See if
653       // PredSI has an explicit case for it.  If so, forward.  If it is covered
654       // by the default case, we can't update PredSI.
655       unsigned PredCase = PredSI->findCaseValue(DestVal);
656       if (PredCase == 0) continue;
657       
658       // If PredSI doesn't go to DestBB on this value, then it won't reach the
659       // case on this condition.
660       if (PredSI->getSuccessor(PredCase) != DestBB &&
661           DestSI->getSuccessor(i) != DestBB)
662         continue;
663
664       // Otherwise, we're safe to make the change.  Make sure that the edge from
665       // DestSI to DestSucc is not critical and has no PHI nodes.
666       DEBUG(errs() << "FORWARDING EDGE " << *DestVal << "   FROM: " << *PredSI);
667       DEBUG(errs() << "THROUGH: " << *DestSI);
668
669       // If the destination has PHI nodes, just split the edge for updating
670       // simplicity.
671       if (isa<PHINode>(DestSucc->begin()) && !DestSucc->getSinglePredecessor()){
672         SplitCriticalEdge(DestSI, i, this);
673         DestSucc = DestSI->getSuccessor(i);
674       }
675       FoldSingleEntryPHINodes(DestSucc);
676       PredSI->setSuccessor(PredCase, DestSucc);
677       MadeChange = true;
678     }
679     
680     if (MadeChange)
681       return true;
682   }
683   
684   return false;
685 }
686
687
688 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
689 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
690 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
691 /// interlaced with other jump threading tasks.
692 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
693   // Don't hack volatile loads.
694   if (LI->isVolatile()) return false;
695   
696   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
697   // partially redundant.
698   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
699   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
700     return false;
701   
702   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
703
704   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
705   // FIXME: Could do PHI translation, that would be fun :)
706   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
707     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
708       return false;
709   
710   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
711   // the entry to its block.
712   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
713
714   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, 
715                                                      BBIt, 6)) {
716     // If the value if the load is locally available within the block, just use
717     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
718     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
719     
720     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
721     // only happen in dead loops.
722     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
723     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
724     LI->eraseFromParent();
725     return true;
726   }
727
728   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
729   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
730   // might clobber its value.
731   if (BBIt != LoadBB->begin())
732     return false;
733   
734   
735   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
736   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
737   AvailablePredsTy AvailablePreds;
738   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
739   
740   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
741   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
742   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
743        PI != PE; ++PI) {
744     BasicBlock *PredBB = *PI;
745
746     // If we already scanned this predecessor, skip it.
747     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
748       continue;
749
750     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
751     BBIt = PredBB->end();
752     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
753     if (!PredAvailable) {
754       OneUnavailablePred = PredBB;
755       continue;
756     }
757     
758     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
759     // can create a PHI node.
760     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
761   }
762   
763   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
764   // redundant.
765   if (AvailablePreds.empty()) return false;
766   
767   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
768   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
769   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
770   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
771   // code size.
772   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
773   
774   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
775   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
776   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
777   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
778       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
779     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
780   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
781     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
782     // edge from the one.
783     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
784     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
785
786     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
787       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
788
789     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
790     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
791          PI != PE; ++PI)
792       if (!AvailablePredSet.count(*PI))
793         PredsToSplit.push_back(*PI);
794     
795     // Split them out to their own block.
796     UnavailablePred =
797       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
798                              "thread-split", this);
799   }
800   
801   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
802   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
803   // it to the AvailablePreds list.
804   if (UnavailablePred) {
805     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
806            "Can't handle critical edge here!");
807     Value *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr",
808                                  UnavailablePred->getTerminator());
809     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
810   }
811   
812   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
813   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
814   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
815   
816   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
817   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), "", LoadBB->begin());
818   PN->takeName(LI);
819   
820   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
821   // have multiple entries here.
822   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), E = pred_end(LoadBB); PI != E;
823        ++PI) {
824     AvailablePredsTy::iterator I = 
825       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
826                        std::make_pair(*PI, (Value*)0));
827     
828     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == *PI &&
829            "Didn't find entry for predecessor!");
830     
831     PN->addIncoming(I->second, I->first);
832   }
833   
834   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
835   
836   LI->replaceAllUsesWith(PN);
837   LI->eraseFromParent();
838   
839   return true;
840 }
841
842 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
843 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
844 /// the list.
845 static BasicBlock *
846 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
847                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
848                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
849   assert(!PredToDestList.empty());
850   
851   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
852   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
853   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
854   // them later if interesting.
855   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
856   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
857     if (PredToDestList[i].second)
858       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
859   
860   // Find the most popular dest.
861   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
862   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
863   unsigned Popularity = DPI->second;
864   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
865   
866   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
867     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
868     // seen so far, ignore it.
869     if (DPI->second < Popularity)
870       ; // ignore.
871     else if (DPI->second == Popularity) {
872       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
873       SamePopularity.push_back(DPI->first);
874     } else {
875       // If it is more popular, remember it.
876       SamePopularity.clear();
877       MostPopularDest = DPI->first;
878       Popularity = DPI->second;
879     }      
880   }
881   
882   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than
883   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
884   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
885   // successor list.
886   if (!SamePopularity.empty()) {
887     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
888     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
889     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
890       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
891       
892       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
893                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
894         continue;
895       
896       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
897       break;
898     }
899   }
900   
901   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
902   return MostPopularDest;
903 }
904
905 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Instruction *CondInst,
906                                            BasicBlock *BB) {
907   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
908   // thread the edge.
909   if (LoopHeaders.count(BB))
910     return false;
911   
912   SmallVector<std::pair<ConstantInt*, BasicBlock*>, 8> PredValues;
913   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(CondInst, BB, PredValues))
914     return false;
915   assert(!PredValues.empty() &&
916          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
917
918   DEBUG(errs() << "IN BB: " << *BB;
919         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
920           errs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = ";
921           if (PredValues[i].first)
922             errs() << *PredValues[i].first;
923           else
924             errs() << "UNDEF";
925           errs() << " for pred '" << PredValues[i].second->getName()
926           << "'.\n";
927         });
928   
929   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
930   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
931   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
932   // as a null dest in the PredToDestList).
933   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
934   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
935   
936   BasicBlock *OnlyDest = 0;
937   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
938   
939   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
940     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
941     if (!SeenPreds.insert(Pred))
942       continue;  // Duplicate predecessor entry.
943     
944     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
945     // destination.
946     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
947       continue;
948     
949     ConstantInt *Val = PredValues[i].first;
950     
951     BasicBlock *DestBB;
952     if (Val == 0)      // Undef.
953       DestBB = 0;
954     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
955       DestBB = BI->getSuccessor(Val->isZero());
956     else {
957       SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(BB->getTerminator());
958       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
959     }
960
961     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
962     if (i == 0)
963       OnlyDest = DestBB;
964     else if (OnlyDest != DestBB)
965       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
966     
967     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
968   }
969   
970   // If all edges were unthreadable, we fail.
971   if (PredToDestList.empty())
972     return false;
973   
974   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
975   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
976   // to the most popular destination first.  If we only know about one
977   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
978   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
979   
980   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
981     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
982   
983   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
984   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
985   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
986   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
987     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
988       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
989       
990       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
991       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
992       // according to # occurrences in PredsToFactor.
993       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
994       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
995         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
996           PredsToFactor.push_back(Pred);
997     }
998
999   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1000   // the destination that these predecessors should get to.
1001   if (MostPopularDest == 0)
1002     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1003                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1004         
1005   // Ok, try to thread it!
1006   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1007 }
1008
1009 /// ProcessJumpOnPHI - We have a conditional branch or switch on a PHI node in
1010 /// the current block.  See if there are any simplifications we can do based on
1011 /// inputs to the phi node.
1012 /// 
1013 bool JumpThreading::ProcessJumpOnPHI(PHINode *PN) {
1014   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1015   
1016   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1017   // *duplicate* the jump into that block in order to further encourage jump
1018   // threading and to eliminate cases where we have branch on a phi of an icmp
1019   // (branch on icmp is much better).
1020
1021   // We don't want to do this tranformation for switches, because we don't
1022   // really want to duplicate a switch.
1023   if (isa<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1024     return false;
1025   
1026   // Look for unconditional branch predecessors.
1027   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1028     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1029     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1030       if (PredBr->isUnconditional() &&
1031           // Try to duplicate BB into PredBB.
1032           DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBB))
1033         return true;
1034   }
1035
1036   return false;
1037 }
1038
1039
1040 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1041 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1042 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1043 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1044                                             BasicBlock *OldPred,
1045                                             BasicBlock *NewPred,
1046                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1047   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1048        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1049     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1050     // DestBlock.
1051     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1052     
1053     // Remap the value if necessary.
1054     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1055       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1056       if (I != ValueMap.end())
1057         IV = I->second;
1058     }
1059     
1060     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1061   }
1062 }
1063
1064 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1065 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1066 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1067 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB, 
1068                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs, 
1069                                BasicBlock *SuccBB) {
1070   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1071   if (SuccBB == BB) {
1072     DEBUG(errs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1073           << "' - would thread to self!\n");
1074     return false;
1075   }
1076   
1077   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1078   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1079   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1080     DEBUG(errs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1081           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1082           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1083     return false;
1084   }
1085
1086   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1087   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1088     DEBUG(errs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1089           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1090     return false;
1091   }
1092   
1093   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1094   BasicBlock *PredBB;
1095   if (PredBBs.size() == 1)
1096     PredBB = PredBBs[0];
1097   else {
1098     DEBUG(errs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1099           << " common predecessors.\n");
1100     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1101                                     ".thr_comm", this);
1102   }
1103   
1104   // And finally, do it!
1105   DEBUG(errs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1106         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1107         << ", across block:\n    "
1108         << *BB << "\n");
1109   
1110   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1111   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1112   // account for entry from PredBB.
1113   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1114   
1115   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), 
1116                                          BB->getName()+".thread", 
1117                                          BB->getParent(), BB);
1118   NewBB->moveAfter(PredBB);
1119   
1120   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1121   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1122     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1123   
1124   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1125   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1126   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1127     Instruction *New = BI->clone();
1128     New->setName(BI->getName());
1129     NewBB->getInstList().push_back(New);
1130     ValueMapping[BI] = New;
1131    
1132     // Remap operands to patch up intra-block references.
1133     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1134       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1135         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1136         if (I != ValueMapping.end())
1137           New->setOperand(i, I->second);
1138       }
1139   }
1140   
1141   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1142   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1143   BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1144   
1145   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1146   // PHI nodes for NewBB now.
1147   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1148   
1149   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1150   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1151   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1152   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1153   SSAUpdater SSAUpdate;
1154   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1155   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1156     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1157     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1158     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1159          ++UI) {
1160       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1161       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1162         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1163           continue;
1164       } else if (User->getParent() == BB)
1165         continue;
1166       
1167       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1168     }
1169     
1170     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1171     if (UsesToRename.empty())
1172       continue;
1173     
1174     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1175
1176     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1177     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1178     // with the two values we know.
1179     SSAUpdate.Initialize(I);
1180     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1181     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1182     
1183     while (!UsesToRename.empty())
1184       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1185     DEBUG(errs() << "\n");
1186   }
1187   
1188   
1189   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1190   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1191   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1192   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1193   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1194     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1195       RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1196       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1197     }
1198   
1199   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1200   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1201   // frequently happens because of phi translation.
1202   BI = NewBB->begin();
1203   for (BasicBlock::iterator E = NewBB->end(); BI != E; ) {
1204     Instruction *Inst = BI++;
1205     if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, TD)) {
1206       Inst->replaceAllUsesWith(V);
1207       Inst->eraseFromParent();
1208       continue;
1209     }
1210     
1211     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1212   }
1213   
1214   // Threaded an edge!
1215   ++NumThreads;
1216   return true;
1217 }
1218
1219 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1220 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1221 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1222 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1223 /// a compare.
1224 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1225                                                      BasicBlock *PredBB) {
1226   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1227   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1228   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1229   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1230     DEBUG(errs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1231           << "' into predecessor block '" << PredBB->getName()
1232           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1233     return false;
1234   }
1235   
1236   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1237   if (DuplicationCost > Threshold) {
1238     DEBUG(errs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1239           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1240     return false;
1241   }
1242   
1243   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1244   // of PredBB.
1245   DEBUG(errs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1246         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1247         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1248   
1249   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1250   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1251   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1252   
1253   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1254   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1255     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1256   
1257   BranchInst *OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1258   
1259   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1260   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1261   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1262     Instruction *New = BI->clone();
1263     New->setName(BI->getName());
1264     PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1265     ValueMapping[BI] = New;
1266     
1267     // Remap operands to patch up intra-block references.
1268     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1269       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1270         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1271         if (I != ValueMapping.end())
1272           New->setOperand(i, I->second);
1273       }
1274   }
1275   
1276   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1277   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1278   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1279   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1280                                   ValueMapping);
1281   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1282                                   ValueMapping);
1283   
1284   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1285   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1286   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1287   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1288   SSAUpdater SSAUpdate;
1289   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1290   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1291     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1292     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1293     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1294          ++UI) {
1295       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1296       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1297         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1298           continue;
1299       } else if (User->getParent() == BB)
1300         continue;
1301       
1302       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1303     }
1304     
1305     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1306     if (UsesToRename.empty())
1307       continue;
1308     
1309     DEBUG(errs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1310     
1311     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1312     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1313     // with the two values we know.
1314     SSAUpdate.Initialize(I);
1315     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1316     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1317     
1318     while (!UsesToRename.empty())
1319       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1320     DEBUG(errs() << "\n");
1321   }
1322   
1323   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1324   // that we nuked.
1325   RemovePredecessorAndSimplify(BB, PredBB, TD);
1326   
1327   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1328   OldPredBranch->eraseFromParent();
1329   
1330   ++NumDupes;
1331   return true;
1332 }
1333
1334