OSDN Git Service

Teach simplify-cfg how to correctly create covered lookup tables for switches on...
[android-x86/external-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/Constants.h"
26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
27 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
28 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
29 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
30 #include "llvm/IR/Instructions.h"
31 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
32 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
33 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
34 #include "llvm/IR/Metadata.h"
35 #include "llvm/IR/Module.h"
36 #include "llvm/IR/Operator.h"
37 #include "llvm/IR/Type.h"
38 #include "llvm/Support/CFG.h"
39 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
40 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
41 #include "llvm/Support/Debug.h"
42 #include "llvm/Support/NoFolder.h"
43 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
44 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include <algorithm>
47 #include <map>
48 #include <set>
49 using namespace llvm;
50 using namespace PatternMatch;
51
52 static cl::opt<unsigned>
53 PHINodeFoldingThreshold("phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(1),
54    cl::desc("Control the amount of phi node folding to perform (default = 1)"));
55
56 static cl::opt<bool>
57 DupRet("simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
58        cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
59
60 static cl::opt<bool>
61 SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
62        cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 HoistCondStores("simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
66        cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store preceeds"));
67
68 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
69 STATISTIC(NumLookupTables, "Number of switch instructions turned into lookup tables");
70 STATISTIC(NumSinkCommons, "Number of common instructions sunk down to the end block");
71 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
72
73 namespace {
74   /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
75   struct ValueEqualityComparisonCase {
76     ConstantInt *Value;
77     BasicBlock *Dest;
78
79     ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
80       : Value(Value), Dest(Dest) {}
81
82     bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
83       // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
84       return Value < RHS.Value;
85     }
86
87     bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
88   };
89
90 class SimplifyCFGOpt {
91   const TargetTransformInfo &TTI;
92   const DataLayout *const TD;
93   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
94   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
95                                std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
96   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
97                                                      BasicBlock *Pred,
98                                                      IRBuilder<> &Builder);
99   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
100                                            IRBuilder<> &Builder);
101
102   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
103   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
104   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
105   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
106   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
107   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <> &Builder);
108   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder <>&Builder);
109
110 public:
111   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout *TD)
112       : TTI(TTI), TD(TD) {}
113   bool run(BasicBlock *BB);
114 };
115 }
116
117 /// SafeToMergeTerminators - Return true if it is safe to merge these two
118 /// terminator instructions together.
119 ///
120 static bool SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2) {
121   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
122
123   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
124   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
125   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
126   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
127   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
128   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
129
130   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
131     if (SI1Succs.count(*I))
132       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
133            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
134         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
135         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
136             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB))
137           return false;
138       }
139
140   return true;
141 }
142
143 /// isProfitableToFoldUnconditional - Return true if it is safe and profitable
144 /// to merge these two terminator instructions together, where SI1 is an
145 /// unconditional branch. PhiNodes will store all PHI nodes in common
146 /// successors.
147 ///
148 static bool isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1,
149                                           BranchInst *SI2,
150                                           Instruction *Cond,
151                                           SmallVectorImpl<PHINode*> &PhiNodes) {
152   if (SI1 == SI2) return false;  // Can't merge with self!
153   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
154
155   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
156   // common successors:
157   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
158   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
159   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
160   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
161   if (!Ci2) return false;
162   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
163         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
164       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
165         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
166     return false;
167
168   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
169   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
170   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
171   for (succ_iterator I = succ_begin(SI2BB), E = succ_end(SI2BB); I != E; ++I)
172     if (SI1Succs.count(*I))
173       for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin();
174            isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
175         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
176         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
177             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
178           return false;
179         PhiNodes.push_back(PN);
180       }
181   return true;
182 }
183
184 /// AddPredecessorToBlock - Update PHI nodes in Succ to indicate that there will
185 /// now be entries in it from the 'NewPred' block.  The values that will be
186 /// flowing into the PHI nodes will be the same as those coming in from
187 /// ExistPred, an existing predecessor of Succ.
188 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
189                                   BasicBlock *ExistPred) {
190   if (!isa<PHINode>(Succ->begin())) return; // Quick exit if nothing to do
191
192   PHINode *PN;
193   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
194        (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
195     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
196 }
197
198 /// ComputeSpeculationCost - Compute an abstract "cost" of speculating the
199 /// given instruction, which is assumed to be safe to speculate. 1 means
200 /// cheap, 2 means less cheap, and UINT_MAX means prohibitively expensive.
201 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I) {
202   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
203          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
204   switch (Operator::getOpcode(I)) {
205   default:
206     // In doubt, be conservative.
207     return UINT_MAX;
208   case Instruction::GetElementPtr:
209     // GEPs are cheap if all indices are constant.
210     if (!cast<GEPOperator>(I)->hasAllConstantIndices())
211       return UINT_MAX;
212     return 1;
213   case Instruction::Load:
214   case Instruction::Add:
215   case Instruction::Sub:
216   case Instruction::And:
217   case Instruction::Or:
218   case Instruction::Xor:
219   case Instruction::Shl:
220   case Instruction::LShr:
221   case Instruction::AShr:
222   case Instruction::ICmp:
223   case Instruction::Trunc:
224   case Instruction::ZExt:
225   case Instruction::SExt:
226     return 1; // These are all cheap.
227
228   case Instruction::Call:
229   case Instruction::Select:
230     return 2;
231   }
232 }
233
234 /// DominatesMergePoint - If we have a merge point of an "if condition" as
235 /// accepted above, return true if the specified value dominates the block.  We
236 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
237 /// which works well enough for us.
238 ///
239 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
240 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
241 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
242 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
243 /// set and true is returned.
244 ///
245 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
246 /// Select whose cost is 2.
247 ///
248 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
249 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
250 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
251 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
252                                 SmallPtrSet<Instruction*, 4> *AggressiveInsts,
253                                 unsigned &CostRemaining) {
254   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
255   if (!I) {
256     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
257     // can be executed unconditionally.
258     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
259       if (C->canTrap())
260         return false;
261     return true;
262   }
263   BasicBlock *PBB = I->getParent();
264
265   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
266   // the bottom of this block.
267   if (PBB == BB) return false;
268
269   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
270   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
271   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
272   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
273   if (BI == 0 || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
274     return true;
275
276   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
277   // instructions in the 'if region'.
278   if (AggressiveInsts == 0) return false;
279
280   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
281   if (AggressiveInsts->count(I)) return true;
282
283   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
284   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
285   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
286   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
287     return false;
288
289   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I);
290
291   if (Cost > CostRemaining)
292     return false;
293
294   CostRemaining -= Cost;
295
296   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
297   // not take us over the cost threshold.
298   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
299     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining))
300       return false;
301   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
302   AggressiveInsts->insert(I);
303   return true;
304 }
305
306 /// GetConstantInt - Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
307 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
308 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout *TD) {
309   // Normal constant int.
310   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
311   if (CI || !TD || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
312     return CI;
313
314   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
315   // ConstantInt if possible.
316   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(TD->getIntPtrType(V->getType()));
317
318   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
319   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
320     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
321
322   // IntToPtr const int.
323   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
324     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
325       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
326         // The constant is very likely to have the right type already.
327         if (CI->getType() == PtrTy)
328           return CI;
329         else
330           return cast<ConstantInt>
331             (ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
332       }
333   return 0;
334 }
335
336 /// GatherConstantCompares - Given a potentially 'or'd or 'and'd together
337 /// collection of icmp eq/ne instructions that compare a value against a
338 /// constant, return the value being compared, and stick the constant into the
339 /// Values vector.
340 static Value *
341 GatherConstantCompares(Value *V, std::vector<ConstantInt*> &Vals, Value *&Extra,
342                        const DataLayout *TD, bool isEQ, unsigned &UsedICmps) {
343   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
344   if (I == 0) return 0;
345
346   // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
347   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
348     if (ConstantInt *C = GetConstantInt(I->getOperand(1), TD)) {
349       Value *RHSVal;
350       ConstantInt *RHSC;
351
352       if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ:ICmpInst::ICMP_NE)) {
353         // (x & ~2^x) == y --> x == y || x == y|2^x
354         // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
355         if (match(ICI->getOperand(0),
356                   m_And(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)))) {
357           APInt Not = ~RHSC->getValue();
358           if (Not.isPowerOf2()) {
359             Vals.push_back(C);
360             Vals.push_back(
361                 ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() | Not));
362             UsedICmps++;
363             return RHSVal;
364           }
365         }
366
367         UsedICmps++;
368         Vals.push_back(C);
369         return I->getOperand(0);
370       }
371
372       // If we have "x ult 3" comparison, for example, then we can add 0,1,2 to
373       // the set.
374       ConstantRange Span =
375         ConstantRange::makeICmpRegion(ICI->getPredicate(), C->getValue());
376
377       // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
378       // compare idiom as emitted by instcombine.
379       bool hasAdd =
380           match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSC)));
381       if (hasAdd)
382         Span = Span.subtract(RHSC->getValue());
383
384       // If this is an and/!= check then we want to optimize "x ugt 2" into
385       // x != 0 && x != 1.
386       if (!isEQ)
387         Span = Span.inverse();
388
389       // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
390       if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet())
391         return 0;
392
393       for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
394         Vals.push_back(ConstantInt::get(V->getContext(), Tmp));
395       UsedICmps++;
396       return hasAdd ? RHSVal : I->getOperand(0);
397     }
398     return 0;
399   }
400
401   // Otherwise, we can only handle an | or &, depending on isEQ.
402   if (I->getOpcode() != (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And))
403     return 0;
404
405   unsigned NumValsBeforeLHS = Vals.size();
406   unsigned UsedICmpsBeforeLHS = UsedICmps;
407   if (Value *LHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(0), Vals, Extra, TD,
408                                           isEQ, UsedICmps)) {
409     unsigned NumVals = Vals.size();
410     unsigned UsedICmpsBeforeRHS = UsedICmps;
411     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
412                                             isEQ, UsedICmps)) {
413       if (LHS == RHS)
414         return LHS;
415       Vals.resize(NumVals);
416       UsedICmps = UsedICmpsBeforeRHS;
417     }
418
419     // The RHS of the or/and can't be folded in and we haven't used "Extra" yet,
420     // set it and return success.
421     if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(1)) {
422       Extra = I->getOperand(1);
423       return LHS;
424     }
425
426     Vals.resize(NumValsBeforeLHS);
427     UsedICmps = UsedICmpsBeforeLHS;
428     return 0;
429   }
430
431   // If the LHS can't be folded in, but Extra is available and RHS can, try to
432   // use LHS as Extra.
433   if (Extra == 0 || Extra == I->getOperand(0)) {
434     Value *OldExtra = Extra;
435     Extra = I->getOperand(0);
436     if (Value *RHS = GatherConstantCompares(I->getOperand(1), Vals, Extra, TD,
437                                             isEQ, UsedICmps))
438       return RHS;
439     assert(Vals.size() == NumValsBeforeLHS);
440     Extra = OldExtra;
441   }
442
443   return 0;
444 }
445
446 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
447   Instruction *Cond = 0;
448   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
449     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
450   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
451     if (BI->isConditional())
452       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
453   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
454     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
455   }
456
457   TI->eraseFromParent();
458   if (Cond) RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
459 }
460
461 /// isValueEqualityComparison - Return true if the specified terminator checks
462 /// to see if a value is equal to constant integer value.
463 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
464   Value *CV = 0;
465   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
466     // Do not permit merging of large switch instructions into their
467     // predecessors unless there is only one predecessor.
468     if (SI->getNumSuccessors()*std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
469                                              pred_end(SI->getParent())) <= 128)
470       CV = SI->getCondition();
471   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
472     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
473       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition()))
474         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), TD))
475           CV = ICI->getOperand(0);
476
477   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
478   if (TD && CV && CV->getType() == TD->getIntPtrType(CV->getContext()))
479     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV))
480       CV = PTII->getOperand(0);
481   return CV;
482 }
483
484 /// GetValueEqualityComparisonCases - Given a value comparison instruction,
485 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
486 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::
487 GetValueEqualityComparisonCases(TerminatorInst *TI,
488                                 std::vector<ValueEqualityComparisonCase>
489                                                                        &Cases) {
490   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
491     Cases.reserve(SI->getNumCases());
492     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e; ++i)
493       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(),
494                                                   i.getCaseSuccessor()));
495     return SI->getDefaultDest();
496   }
497
498   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
499   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
500   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
501   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(GetConstantInt(ICI->getOperand(1),
502                                                              TD),
503                                               Succ));
504   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
505 }
506
507
508 /// EliminateBlockCases - Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
509 /// in the list that match the specified block.
510 static void EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
511                               std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
512   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
513 }
514
515 /// ValuesOverlap - Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as
516 /// well.
517 static bool
518 ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
519               std::vector<ValueEqualityComparisonCase > &C2) {
520   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
521
522   // Make V1 be smaller than V2.
523   if (V1->size() > V2->size())
524     std::swap(V1, V2);
525
526   if (V1->size() == 0) return false;
527   if (V1->size() == 1) {
528     // Just scan V2.
529     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
530     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
531       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
532         return true;
533   }
534
535   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
536   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
537   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
538   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
539   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
540     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
541       return true;
542     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
543       ++i1;
544     else
545       ++i2;
546   }
547   return false;
548 }
549
550 /// SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor - If TI is known to be a
551 /// terminator instruction and its block is known to only have a single
552 /// predecessor block, check to see if that predecessor is also a value
553 /// comparison with the same value, and if that comparison determines the
554 /// outcome of this comparison.  If so, simplify TI.  This does a very limited
555 /// form of jump threading.
556 bool SimplifyCFGOpt::
557 SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
558                                               BasicBlock *Pred,
559                                               IRBuilder<> &Builder) {
560   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
561   if (!PredVal) return false;  // Not a value comparison in predecessor.
562
563   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
564   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
565   if (ThisVal != PredVal) return false;  // Different predicates.
566
567   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
568   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
569
570   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
571   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
572   BasicBlock *PredDef = GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(),
573                                                         PredCases);
574   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases);  // Remove default from cases.
575
576   // Find information about how control leaves this block.
577   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
578   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
579   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases);  // Remove default from cases.
580
581   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
582   // simplify TI based on this knowledge.
583   if (PredDef == TI->getParent()) {
584     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
585     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
586     // can simplify TI.
587     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
588       return false;
589
590     if (isa<BranchInst>(TI)) {
591       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
592       // uncond br.
593       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
594       // Insert the new branch.
595       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
596       (void) NI;
597
598       // Remove PHI node entries for the dead edge.
599       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
600
601       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
602            << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
603
604       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
605       return true;
606     }
607
608     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
609     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
610     SmallPtrSet<Constant*, 16> DeadCases;
611     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
612       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
613
614     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
615                  << "Through successor TI: " << *TI);
616
617     // Collect branch weights into a vector.
618     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
619     MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
620     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
621     if (HasWeight)
622       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
623            ++MD_i) {
624         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
625         assert(CI);
626         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
627       }
628     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
629       --i;
630       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
631         if (HasWeight) {
632           std::swap(Weights[i.getCaseIndex()+1], Weights.back());
633           Weights.pop_back();
634         }
635         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
636         SI->removeCase(i);
637       }
638     }
639     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
640       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
641                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
642                       createBranchWeights(Weights));
643
644     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
645     return true;
646   }
647
648   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
649   // which value (or set of values) this is.
650   ConstantInt *TIV = 0;
651   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
652   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
653     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
654       if (TIV != 0)
655         return false;  // Cannot handle multiple values coming to this block.
656       TIV = PredCases[i].Value;
657     }
658   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
659
660   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
661   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
662   BasicBlock *TheRealDest = 0;
663   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
664     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
665       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
666       break;
667     }
668
669   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
670   if (TheRealDest == 0) TheRealDest = ThisDef;
671
672   // Remove PHI node entries for dead edges.
673   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
674   for (succ_iterator SI = succ_begin(TIBB), e = succ_end(TIBB); SI != e; ++SI)
675     if (*SI != CheckEdge)
676       (*SI)->removePredecessor(TIBB);
677     else
678       CheckEdge = 0;
679
680   // Insert the new branch.
681   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
682   (void) NI;
683
684   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
685             << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI << "\n");
686
687   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
688   return true;
689 }
690
691 namespace {
692   /// ConstantIntOrdering - This class implements a stable ordering of constant
693   /// integers that does not depend on their address.  This is important for
694   /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
695   struct ConstantIntOrdering {
696     bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
697       return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
698     }
699   };
700 }
701
702 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
703                                     ConstantInt *const *P2) {
704   const ConstantInt *LHS = *P1;
705   const ConstantInt *RHS = *P2;
706   if (LHS->getValue().ult(RHS->getValue()))
707     return 1;
708   if (LHS->getValue() == RHS->getValue())
709     return 0;
710   return -1;
711 }
712
713 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction* I) {
714   MDNode* ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
715   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
716     if (MDString* MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
717       return MDS->getString().equals("branch_weights");
718
719   return false;
720 }
721
722 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
723 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
724 /// metadata.
725 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
726                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
727   MDNode* MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
728   assert(MD);
729   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
730     ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
731     assert(CI);
732     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
733   }
734
735   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
736   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
737   // default weight to be the first entry.
738   if (BranchInst* BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
739     assert(Weights.size() == 2);
740     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
741     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
742       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
743   }
744 }
745
746 /// Sees if any of the weights are too big for a uint32_t, and halves all the
747 /// weights if any are.
748 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
749   bool Halve = false;
750   for (unsigned i = 0; i < Weights.size(); ++i)
751     if (Weights[i] > UINT_MAX) {
752       Halve = true;
753       break;
754     }
755
756   if (! Halve)
757     return;
758
759   for (unsigned i = 0; i < Weights.size(); ++i)
760     Weights[i] /= 2;
761 }
762
763 /// FoldValueComparisonIntoPredecessors - The specified terminator is a value
764 /// equality comparison instruction (either a switch or a branch on "X == c").
765 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
766 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
767 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
768                                                          IRBuilder<> &Builder) {
769   BasicBlock *BB = TI->getParent();
770   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI);  // CondVal
771   assert(CV && "Not a comparison?");
772   bool Changed = false;
773
774   SmallVector<BasicBlock*, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
775   while (!Preds.empty()) {
776     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
777
778     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
779     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
780     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI);  // PredCondVal
781
782     if (PCV == CV && SafeToMergeTerminators(TI, PTI)) {
783       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
784       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
785       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
786
787       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
788       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
789
790       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
791       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
792       // build.
793       SmallVector<BasicBlock*, 8> NewSuccessors;
794
795       // Update the branch weight metadata along the way
796       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
797       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
798       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
799
800       if (PredHasWeights) {
801         GetBranchWeights(PTI, Weights);
802         // branch-weight metadata is inconsistent here.
803         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
804           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
805       } else if (SuccHasWeights)
806         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
807         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
808         // successor's weights
809         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
810
811       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
812       if (SuccHasWeights) {
813         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
814         // branch-weight metadata is inconsistent here.
815         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
816           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
817       } else if (PredHasWeights)
818         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
819
820       if (PredDefault == BB) {
821         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
822         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
823         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
824         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
825           if (PredCases[i].Dest != BB)
826             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
827           else {
828             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
829             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
830
831             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
832               // Increase weight for the default case.
833               Weights[0] += Weights[i+1];
834               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
835               Weights.pop_back();
836             }
837
838             PredCases.pop_back();
839             --i; --e;
840           }
841
842         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
843         if (PredDefault != BBDefault) {
844           PredDefault->removePredecessor(Pred);
845           PredDefault = BBDefault;
846           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
847         }
848
849         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
850         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
851         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
852           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
853               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
854             PredCases.push_back(BBCases[i]);
855             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
856             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
857               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
858               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
859               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
860               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i+1]);
861               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i+1];
862             }
863           }
864
865         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
866           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
867           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
868           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
869             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
870           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
871           Weights[0] *= SuccWeights[0];
872         }
873       } else {
874         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
875         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
876         // activated.
877         std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
878         std::map<ConstantInt*, uint64_t> WeightsForHandled;
879         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
880           if (PredCases[i].Dest == BB) {
881             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
882
883             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
884               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i+1];
885               std::swap(Weights[i+1], Weights.back());
886               Weights.pop_back();
887             }
888
889             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
890             PredCases.pop_back();
891             --i; --e;
892           }
893
894         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
895         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
896         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
897           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
898             // If this is one we are capable of getting...
899             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
900               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
901             PredCases.push_back(BBCases[i]);
902             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
903             PTIHandled.erase(BBCases[i].Value);// This constant is taken care of
904           }
905
906         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
907         // they must go to the default destination of TI.
908         for (std::set<ConstantInt*, ConstantIntOrdering>::iterator I =
909                                     PTIHandled.begin(),
910                E = PTIHandled.end(); I != E; ++I) {
911           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
912             Weights.push_back(WeightsForHandled[*I]);
913           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(*I, BBDefault));
914           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
915         }
916       }
917
918       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
919       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
920       // successors.
921       for (unsigned i = 0, e = NewSuccessors.size(); i != e; ++i)
922         AddPredecessorToBlock(NewSuccessors[i], Pred, BB);
923
924       Builder.SetInsertPoint(PTI);
925       // Convert pointer to int before we switch.
926       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
927         assert(TD && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
928         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
929                                     "magicptr");
930       }
931
932       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
933       SwitchInst *NewSI = Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault,
934                                                PredCases.size());
935       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
936       for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
937         NewSI->addCase(PredCases[i].Value, PredCases[i].Dest);
938
939       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
940         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
941         FitWeights(Weights);
942
943         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
944
945         NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
946                            MDBuilder(BB->getContext()).
947                            createBranchWeights(MDWeights));
948       }
949
950       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
951
952       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
953       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
954       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
955       BasicBlock *InfLoopBlock = 0;
956       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
957         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
958           if (InfLoopBlock == 0) {
959             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
960             // or it won't matter if it's hot. :)
961             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
962                                               "infloop", BB->getParent());
963             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
964           }
965           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
966         }
967
968       Changed = true;
969     }
970   }
971   return Changed;
972 }
973
974 // isSafeToHoistInvoke - If we would need to insert a select that uses the
975 // value of this invoke (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we
976 // would need to do this), we can't hoist the invoke, as there is nowhere
977 // to put the select in this case.
978 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
979                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
980   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
981     PHINode *PN;
982     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
983          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
984       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
985       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
986       if (BB1V != BB2V && (BB1V==I1 || BB2V==I2)) {
987         return false;
988       }
989     }
990   }
991   return true;
992 }
993
994 /// HoistThenElseCodeToIf - Given a conditional branch that goes to BB1 and
995 /// BB2, hoist any common code in the two blocks up into the branch block.  The
996 /// caller of this function guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
997 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI) {
998   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
999   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1000   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1001   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1002   // identical order.
1003   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0);  // The true destination.
1004   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1);  // The false destination
1005
1006   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1007   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1008
1009   Instruction *I1 = BB1_Itr++, *I2 = BB2_Itr++;
1010   // Skip debug info if it is not identical.
1011   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1012   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1013   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1014     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1015       I1 = BB1_Itr++;
1016     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1017       I2 = BB2_Itr++;
1018   }
1019   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1020       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1021     return false;
1022
1023   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1024
1025   bool Changed = false;
1026   do {
1027     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1028     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1029     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1030       goto HoistTerminator;
1031
1032     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1033     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1034     // the now redundant second instruction.
1035     BIParent->getInstList().splice(BI, BB1->getInstList(), I1);
1036     if (!I2->use_empty())
1037       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1038     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1039     I2->eraseFromParent();
1040     Changed = true;
1041
1042     I1 = BB1_Itr++;
1043     I2 = BB2_Itr++;
1044     // Skip debug info if it is not identical.
1045     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1046     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1047     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1048       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1049         I1 = BB1_Itr++;
1050       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1051         I2 = BB2_Itr++;
1052     }
1053   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1054
1055   return true;
1056
1057 HoistTerminator:
1058   // It may not be possible to hoist an invoke.
1059   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1060     return Changed;
1061
1062   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1063     PHINode *PN;
1064     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1065          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1066       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1067       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1068       if (BB1V == BB2V)
1069         continue;
1070
1071       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1072         return Changed;
1073       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1074         return Changed;
1075     }
1076   }
1077
1078   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1079   Instruction *NT = I1->clone();
1080   BIParent->getInstList().insert(BI, NT);
1081   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1082     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1083     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1084     NT->takeName(I1);
1085   }
1086
1087   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(NT);
1088   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1089   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1090   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1091   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1092   std::map<std::pair<Value*,Value*>, SelectInst*> InsertedSelects;
1093   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI) {
1094     PHINode *PN;
1095     for (BasicBlock::iterator BBI = SI->begin();
1096          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1097       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1098       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1099       if (BB1V == BB2V) continue;
1100
1101       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1102       // that determines the right value.
1103       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1104       if (SI == 0)
1105         SI = cast<SelectInst>
1106           (Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1107                                 BB1V->getName()+"."+BB2V->getName()));
1108
1109       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1110       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1111         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1112           PN->setIncomingValue(i, SI);
1113     }
1114   }
1115
1116   // Update any PHI nodes in our new successors.
1117   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB1), E = succ_end(BB1); SI != E; ++SI)
1118     AddPredecessorToBlock(*SI, BIParent, BB1);
1119
1120   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1121   return true;
1122 }
1123
1124 /// SinkThenElseCodeToEnd - Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1125 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1126 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1127 /// in the two predecessors to BBEnd.
1128 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1129   assert(BI1->isUnconditional());
1130   BasicBlock *BB1 = BI1->getParent();
1131   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1132
1133   // Check that BBEnd has two predecessors and the other predecessor ends with
1134   // an unconditional branch.
1135   pred_iterator PI = pred_begin(BBEnd), PE = pred_end(BBEnd);
1136   BasicBlock *Pred0 = *PI++;
1137   if (PI == PE) // Only one predecessor.
1138     return false;
1139   BasicBlock *Pred1 = *PI++;
1140   if (PI != PE) // More than two predecessors.
1141     return false;
1142   BasicBlock *BB2 = (Pred0 == BB1) ? Pred1 : Pred0;
1143   BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(BB2->getTerminator());
1144   if (!BI2 || !BI2->isUnconditional())
1145     return false;
1146
1147   // Gather the PHI nodes in BBEnd.
1148   std::map<Value*, std::pair<Value*, PHINode*> > MapValueFromBB1ToBB2;
1149   Instruction *FirstNonPhiInBBEnd = 0;
1150   for (BasicBlock::iterator I = BBEnd->begin(), E = BBEnd->end();
1151        I != E; ++I) {
1152     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1153       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1154       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1155       MapValueFromBB1ToBB2[BB1V] = std::make_pair(BB2V, PN);
1156     } else {
1157       FirstNonPhiInBBEnd = &*I;
1158       break;
1159     }
1160   }
1161   if (!FirstNonPhiInBBEnd)
1162     return false;
1163
1164
1165   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1166   // instructions in the two blocks.  We scan backward for obviously identical
1167   // instructions in an identical order.
1168   BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI1 = BB1->getInstList().rbegin(),
1169       RE1 = BB1->getInstList().rend(), RI2 = BB2->getInstList().rbegin(),
1170       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1171   // Skip debug info.
1172   while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1173   if (RI1 == RE1)
1174     return false;
1175   while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1176   if (RI2 == RE2)
1177     return false;
1178   // Skip the unconditional branches.
1179   ++RI1;
1180   ++RI2;
1181
1182   bool Changed = false;
1183   while (RI1 != RE1 && RI2 != RE2) {
1184     // Skip debug info.
1185     while (RI1 != RE1 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI1)) ++RI1;
1186     if (RI1 == RE1)
1187       return Changed;
1188     while (RI2 != RE2 && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI2)) ++RI2;
1189     if (RI2 == RE2)
1190       return Changed;
1191
1192     Instruction *I1 = &*RI1, *I2 = &*RI2;
1193     // I1 and I2 should have a single use in the same PHI node, and they
1194     // perform the same operation.
1195     // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1196     if (isa<PHINode>(I1) || isa<PHINode>(I2) ||
1197         isa<TerminatorInst>(I1) || isa<TerminatorInst>(I2) ||
1198         isa<LandingPadInst>(I1) || isa<LandingPadInst>(I2) ||
1199         isa<AllocaInst>(I1) || isa<AllocaInst>(I2) ||
1200         I1->mayHaveSideEffects() || I2->mayHaveSideEffects() ||
1201         I1->mayReadOrWriteMemory() || I2->mayReadOrWriteMemory() ||
1202         !I1->hasOneUse() || !I2->hasOneUse() ||
1203         MapValueFromBB1ToBB2.find(I1) == MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1204         MapValueFromBB1ToBB2[I1].first != I2)
1205       return Changed;
1206
1207     // Check whether we should swap the operands of ICmpInst.
1208     ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(I1), *ICmp2 = dyn_cast<ICmpInst>(I2);
1209     bool SwapOpnds = false;
1210     if (ICmp1 && ICmp2 &&
1211         ICmp1->getOperand(0) != ICmp2->getOperand(0) &&
1212         ICmp1->getOperand(1) != ICmp2->getOperand(1) &&
1213         (ICmp1->getOperand(0) == ICmp2->getOperand(1) ||
1214          ICmp1->getOperand(1) == ICmp2->getOperand(0))) {
1215       ICmp2->swapOperands();
1216       SwapOpnds = true;
1217     }
1218     if (!I1->isSameOperationAs(I2)) {
1219       if (SwapOpnds)
1220         ICmp2->swapOperands();
1221       return Changed;
1222     }
1223
1224     // The operands should be either the same or they need to be generated
1225     // with a PHI node after sinking. We only handle the case where there is
1226     // a single pair of different operands.
1227     Value *DifferentOp1 = 0, *DifferentOp2 = 0;
1228     unsigned Op1Idx = 0;
1229     for (unsigned I = 0, E = I1->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1230       if (I1->getOperand(I) == I2->getOperand(I))
1231         continue;
1232       // Early exit if we have more-than one pair of different operands or
1233       // the different operand is already in MapValueFromBB1ToBB2.
1234       // Early exit if we need a PHI node to replace a constant.
1235       if (DifferentOp1 ||
1236           MapValueFromBB1ToBB2.find(I1->getOperand(I)) !=
1237           MapValueFromBB1ToBB2.end() ||
1238           isa<Constant>(I1->getOperand(I)) ||
1239           isa<Constant>(I2->getOperand(I))) {
1240         // If we can't sink the instructions, undo the swapping.
1241         if (SwapOpnds)
1242           ICmp2->swapOperands();
1243         return Changed;
1244       }
1245       DifferentOp1 = I1->getOperand(I);
1246       Op1Idx = I;
1247       DifferentOp2 = I2->getOperand(I);
1248     }
1249
1250     // We insert the pair of different operands to MapValueFromBB1ToBB2 and
1251     // remove (I1, I2) from MapValueFromBB1ToBB2.
1252     if (DifferentOp1) {
1253       PHINode *NewPN = PHINode::Create(DifferentOp1->getType(), 2,
1254                                        DifferentOp1->getName() + ".sink",
1255                                        BBEnd->begin());
1256       MapValueFromBB1ToBB2[DifferentOp1] = std::make_pair(DifferentOp2, NewPN);
1257       // I1 should use NewPN instead of DifferentOp1.
1258       I1->setOperand(Op1Idx, NewPN);
1259       NewPN->addIncoming(DifferentOp1, BB1);
1260       NewPN->addIncoming(DifferentOp2, BB2);
1261       DEBUG(dbgs() << "Create PHI node " << *NewPN << "\n";);
1262     }
1263     PHINode *OldPN = MapValueFromBB1ToBB2[I1].second;
1264     MapValueFromBB1ToBB2.erase(I1);
1265
1266     DEBUG(dbgs() << "SINK common instructions " << *I1 << "\n";);
1267     DEBUG(dbgs() << "                         " << *I2 << "\n";);
1268     // We need to update RE1 and RE2 if we are going to sink the first
1269     // instruction in the basic block down.
1270     bool UpdateRE1 = (I1 == BB1->begin()), UpdateRE2 = (I2 == BB2->begin());
1271     // Sink the instruction.
1272     BBEnd->getInstList().splice(FirstNonPhiInBBEnd, BB1->getInstList(), I1);
1273     if (!OldPN->use_empty())
1274       OldPN->replaceAllUsesWith(I1);
1275     OldPN->eraseFromParent();
1276
1277     if (!I2->use_empty())
1278       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1279     I1->intersectOptionalDataWith(I2);
1280     I2->eraseFromParent();
1281
1282     if (UpdateRE1)
1283       RE1 = BB1->getInstList().rend();
1284     if (UpdateRE2)
1285       RE2 = BB2->getInstList().rend();
1286     FirstNonPhiInBBEnd = I1;
1287     NumSinkCommons++;
1288     Changed = true;
1289   }
1290   return Changed;
1291 }
1292
1293 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1294 /// conditional block.
1295 ///
1296 /// We are looking for code like the following:
1297 ///   BrBB:
1298 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1299 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1300 ///     ... // function).
1301 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1302 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1303 ///   ThenBB:
1304 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1305 ///     br label EndBB
1306 ///   EndBB:
1307 ///     ...
1308 ///   We are going to transform this into:
1309 ///   BrBB:
1310 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1311 ///     ... //
1312 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1313 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1314 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1315 ///     ...
1316 ///
1317 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1318 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1319 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1320                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1321   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1322   if (!StoreToHoist)
1323     return 0;
1324
1325   // Volatile or atomic.
1326   if (!StoreToHoist->isSimple())
1327     return 0;
1328
1329   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1330
1331   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1332   unsigned MaxNumInstToLookAt = 10;
1333   for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(),
1334        RE = BrBB->rend(); RI != RE && (--MaxNumInstToLookAt); ++RI) {
1335     Instruction *CurI = &*RI;
1336
1337     // Could be calling an instruction that effects memory like free().
1338     if (CurI->mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1339       return 0;
1340
1341     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
1342     // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1343     if (SI && SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1344       // Found the previous store, return its value operand.
1345       return SI->getValueOperand();
1346     else if (SI)
1347       return 0; // Unknown store.
1348   }
1349
1350   return 0;
1351 }
1352
1353 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1354 ///
1355 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1356 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1357 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1358 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1359 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1360 ///
1361 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1362 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1363 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1364 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1365 ///
1366 ///
1367 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1368 /// \code
1369 ///   BB:
1370 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1371 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1372 ///   ThenBB:
1373 ///     %sub = sub %x, %y
1374 ///     br label BB2
1375 ///   EndBB:
1376 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1377 ///     ...
1378 /// \endcode
1379 ///
1380 /// Into this IR:
1381 /// \code
1382 ///   BB:
1383 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1384 ///     %sub = sub %x, %y
1385 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1386 ///     ...
1387 /// \endcode
1388 ///
1389 /// \returns true if the conditional block is removed.
1390 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB) {
1391   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1392   Value *BrCond = BI->getCondition();
1393   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1394     return false;
1395
1396   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1397   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1398
1399   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1400   // to swap the select operands later.
1401   bool Invert = false;
1402   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1403     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1404     Invert = true;
1405   }
1406   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1407
1408   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1409   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1410   // - They are defined in BB, and
1411   // - They have no side effects, and
1412   // - All of their uses are in CondBB.
1413   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1414
1415   unsigned SpeculationCost = 0;
1416   Value *SpeculatedStoreValue = 0;
1417   StoreInst *SpeculatedStore = 0;
1418   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1419                             BBE = llvm::prior(ThenBB->end());
1420        BBI != BBE; ++BBI) {
1421     Instruction *I = BBI;
1422     // Skip debug info.
1423     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1424       continue;
1425
1426     // Only speculatively execution a single instruction (not counting the
1427     // terminator) for now.
1428     ++SpeculationCost;
1429     if (SpeculationCost > 1)
1430       return false;
1431
1432     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1433     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1434         !(HoistCondStores &&
1435           (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(I, BB, ThenBB,
1436                                                          EndBB))))
1437       return false;
1438     if (!SpeculatedStoreValue &&
1439         ComputeSpeculationCost(I) > PHINodeFoldingThreshold)
1440       return false;
1441
1442     // Store the store speculation candidate.
1443     if (SpeculatedStoreValue)
1444       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1445
1446     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1447     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1448     // being sunk into the use block.
1449     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end();
1450          i != e; ++i) {
1451       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1452       if (!OpI || OpI->getParent() != BB ||
1453           OpI->mayHaveSideEffects())
1454         continue; // Not a candidate for sinking.
1455
1456       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1457     }
1458   }
1459
1460   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1461   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1462   // and so iteration order isn't significant.
1463   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator I =
1464            SinkCandidateUseCounts.begin(), E = SinkCandidateUseCounts.end();
1465        I != E; ++I)
1466     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1467       ++SpeculationCost;
1468       if (SpeculationCost > 1)
1469         return false;
1470     }
1471
1472   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1473   bool HaveRewritablePHIs = false;
1474   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1475        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1476     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1477     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1478
1479     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1480     // Skip PHIs which are trivial.
1481     if (ThenV == OrigV)
1482       continue;
1483
1484     HaveRewritablePHIs = true;
1485     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1486     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1487     if (!OrigCE && !ThenCE)
1488       continue; // Known safe and cheap.
1489
1490     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
1491         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
1492       return false;
1493     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE) : 0;
1494     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE) : 0;
1495     if (OrigCost + ThenCost > 2 * PHINodeFoldingThreshold)
1496       return false;
1497
1498     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
1499     // getting expanded into Instructions.
1500     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
1501     // constant expression.
1502     ++SpeculationCost;
1503     if (SpeculationCost > 1)
1504       return false;
1505   }
1506
1507   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
1508   // as well.
1509   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
1510     return false;
1511
1512   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
1513   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
1514
1515   // Insert a select of the value of the speculated store.
1516   if (SpeculatedStoreValue) {
1517     IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1518     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
1519     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
1520     if (Invert)
1521       std::swap(TrueV, FalseV);
1522     Value *S = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() +
1523                                     "." + FalseV->getName());
1524     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
1525   }
1526
1527   // Hoist the instructions.
1528   BB->getInstList().splice(BI, ThenBB->getInstList(), ThenBB->begin(),
1529                            llvm::prior(ThenBB->end()));
1530
1531   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
1532   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
1533   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1534        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1535     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
1536     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
1537     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
1538     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
1539
1540     // Skip PHIs which are trivial.
1541     if (OrigV == ThenV)
1542       continue;
1543
1544     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
1545     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
1546     // destinations were inverted.
1547     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
1548     if (Invert)
1549       std::swap(TrueV, FalseV);
1550     Value *V = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueV, FalseV,
1551                                     TrueV->getName() + "." + FalseV->getName());
1552     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
1553     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
1554   }
1555
1556   ++NumSpeculations;
1557   return true;
1558 }
1559
1560 /// BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough - Return true if we can thread a branch
1561 /// across this block.
1562 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
1563   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1564   unsigned Size = 0;
1565
1566   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1567     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
1568       continue;
1569     if (Size > 10) return false;  // Don't clone large BB's.
1570     ++Size;
1571
1572     // We can only support instructions that do not define values that are
1573     // live outside of the current basic block.
1574     for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
1575          UI != E; ++UI) {
1576       Instruction *U = cast<Instruction>(*UI);
1577       if (U->getParent() != BB || isa<PHINode>(U)) return false;
1578     }
1579
1580     // Looks ok, continue checking.
1581   }
1582
1583   return true;
1584 }
1585
1586 /// FoldCondBranchOnPHI - If we have a conditional branch on a PHI node value
1587 /// that is defined in the same block as the branch and if any PHI entries are
1588 /// constants, thread edges corresponding to that entry to be branches to their
1589 /// ultimate destination.
1590 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout *TD) {
1591   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1592   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
1593   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
1594   // outside of the block.
1595   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
1596     return false;
1597
1598   // Degenerate case of a single entry PHI.
1599   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
1600     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
1601     return true;
1602   }
1603
1604   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
1605   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) return false;
1606
1607   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
1608   // constants.
1609   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1610     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
1611     if (CB == 0 || !CB->getType()->isIntegerTy(1)) continue;
1612
1613     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
1614     // branch to RealDest.
1615     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1616     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1617
1618     if (RealDest == BB) continue;  // Skip self loops.
1619     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
1620     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator())) continue;
1621
1622     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
1623     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
1624     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
1625     // the edge we are about to create.
1626     BasicBlock *EdgeBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1627                                             RealDest->getName()+".critedge",
1628                                             RealDest->getParent(), RealDest);
1629     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
1630
1631     // Update PHI nodes.
1632     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
1633
1634     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
1635     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
1636     // cloned instructions outside of EdgeBB.
1637     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
1638     DenseMap<Value*, Value*> TranslateMap;  // Track translated values.
1639     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
1640       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
1641         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1642         continue;
1643       }
1644       // Clone the instruction.
1645       Instruction *N = BBI->clone();
1646       if (BBI->hasName()) N->setName(BBI->getName()+".c");
1647
1648       // Update operands due to translation.
1649       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end();
1650            i != e; ++i) {
1651         DenseMap<Value*, Value*>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
1652         if (PI != TranslateMap.end())
1653           *i = PI->second;
1654       }
1655
1656       // Check for trivial simplification.
1657       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, TD)) {
1658         TranslateMap[BBI] = V;
1659         delete N;   // Instruction folded away, don't need actual inst
1660       } else {
1661         // Insert the new instruction into its new home.
1662         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
1663         if (!BBI->use_empty())
1664           TranslateMap[BBI] = N;
1665       }
1666     }
1667
1668     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
1669     // to EdgeBB instead.
1670     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
1671     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1672       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
1673         BB->removePredecessor(PredBB);
1674         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
1675       }
1676
1677     // Recurse, simplifying any other constants.
1678     return FoldCondBranchOnPHI(BI, TD) | true;
1679   }
1680
1681   return false;
1682 }
1683
1684 /// FoldTwoEntryPHINode - Given a BB that starts with the specified two-entry
1685 /// PHI node, see if we can eliminate it.
1686 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const DataLayout *TD) {
1687   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
1688   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
1689   // are trying to find the condition that is being branched on, which
1690   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
1691   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
1692   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
1693   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1694   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
1695   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
1696   if (!IfCond ||
1697       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
1698       isa<ConstantInt>(IfCond))
1699     return false;
1700
1701   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
1702   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
1703   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
1704   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
1705   // fewer PHI nodes in this block.
1706   unsigned NumPhis = 0;
1707   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
1708     if (NumPhis > 2)
1709       return false;
1710
1711   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
1712   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
1713   // that need to be moved to the dominating block.
1714   SmallPtrSet<Instruction*, 4> AggressiveInsts;
1715   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
1716            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
1717
1718   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
1719     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
1720     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD)) {
1721       PN->replaceAllUsesWith(V);
1722       PN->eraseFromParent();
1723       continue;
1724     }
1725
1726     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
1727                              MaxCostVal0) ||
1728         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
1729                              MaxCostVal1))
1730       return false;
1731   }
1732
1733   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
1734   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
1735   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
1736   if (PN == 0) return true;
1737
1738   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
1739   // often be turned into switches and other things.
1740   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
1741       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
1742        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
1743        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
1744     return false;
1745
1746   // If we all PHI nodes are promotable, check to make sure that all
1747   // instructions in the predecessor blocks can be promoted as well.  If
1748   // not, we won't be able to get rid of the control flow, so it's not
1749   // worth promoting to select instructions.
1750   BasicBlock *DomBlock = 0;
1751   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
1752   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
1753   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
1754     IfBlock1 = 0;
1755   } else {
1756     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
1757     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1758       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1759         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1760         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1761         // flow, so the xform is not worth it.
1762         return false;
1763       }
1764   }
1765
1766   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
1767     IfBlock2 = 0;
1768   } else {
1769     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
1770     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin();!isa<TerminatorInst>(I);++I)
1771       if (!AggressiveInsts.count(I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1772         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
1773         // Because of this, we won't be able to get rid of the control
1774         // flow, so the xform is not worth it.
1775         return false;
1776       }
1777   }
1778
1779   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
1780                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
1781
1782   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
1783   // do all of the PHI's now.
1784   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
1785   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(InsertPt);
1786
1787   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
1788   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
1789   if (IfBlock1)
1790     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1791                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
1792                                    IfBlock1->getTerminator());
1793   if (IfBlock2)
1794     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt,
1795                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
1796                                    IfBlock2->getTerminator());
1797
1798   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
1799     // Change the PHI node into a select instruction.
1800     Value *TrueVal  = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
1801     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
1802
1803     SelectInst *NV =
1804       cast<SelectInst>(Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, ""));
1805     PN->replaceAllUsesWith(NV);
1806     NV->takeName(PN);
1807     PN->eraseFromParent();
1808   }
1809
1810   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
1811   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
1812   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
1813   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
1814   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
1815   Builder.CreateBr(BB);
1816   OldTI->eraseFromParent();
1817   return true;
1818 }
1819
1820 /// SimplifyCondBranchToTwoReturns - If we found a conditional branch that goes
1821 /// to two returning blocks, try to merge them together into one return,
1822 /// introducing a select if the return values disagree.
1823 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
1824                                            IRBuilder<> &Builder) {
1825   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
1826   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
1827   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
1828   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
1829   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
1830
1831   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
1832   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
1833   // computation on one path or the other.
1834   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1835     return false;
1836   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
1837     return false;
1838
1839   Builder.SetInsertPoint(BI);
1840   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
1841   // there is no return value for this function, just change the
1842   // branch into a return.
1843   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
1844     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1845     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1846     Builder.CreateRetVoid();
1847     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1848     return true;
1849   }
1850
1851   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
1852   // so we can insert a new select instruction.
1853   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
1854   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
1855
1856   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
1857   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
1858     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
1859       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1860   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
1861     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
1862       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
1863
1864   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
1865   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
1866   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
1867   // constant expression that prevents this transformation from being
1868   // safe.
1869   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
1870     if (TCV->canTrap())
1871       return false;
1872   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
1873     if (FCV->canTrap())
1874       return false;
1875
1876   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
1877   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
1878   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1879   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
1880
1881   // Insert select instructions where needed.
1882   Value *BrCond = BI->getCondition();
1883   if (TrueValue) {
1884     // Insert a select if the results differ.
1885     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
1886     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
1887       TrueValue = FalseValue;
1888     } else {
1889       TrueValue = Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue,
1890                                        FalseValue, "retval");
1891     }
1892   }
1893
1894   Value *RI = !TrueValue ?
1895     Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
1896
1897   (void) RI;
1898
1899   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
1900                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
1901                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: "<< *FalseSucc);
1902
1903   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1904
1905   return true;
1906 }
1907
1908 /// ExtractBranchMetadata - Given a conditional BranchInstruction, retrieve the
1909 /// probabilities of the branch taking each edge. Fills in the two APInt
1910 /// parameters and return true, or returns false if no or invalid metadata was
1911 /// found.
1912 static bool ExtractBranchMetadata(BranchInst *BI,
1913                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
1914   assert(BI->isConditional() &&
1915          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
1916   MDNode *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1917   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3) return false;
1918   ConstantInt *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
1919   ConstantInt *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
1920   if (!CITrue || !CIFalse) return false;
1921   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
1922   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
1923   return true;
1924 }
1925
1926 /// checkCSEInPredecessor - Return true if the given instruction is available
1927 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
1928 ///
1929 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
1930   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
1931     return false;
1932   for (BasicBlock::iterator I = PB->begin(), E = PB->end(); I != E; I++) {
1933     Instruction *PBI = &*I;
1934     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
1935     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
1936       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
1937       Inst->eraseFromParent();
1938       return true;
1939     }
1940   }
1941   return false;
1942 }
1943
1944 /// FoldBranchToCommonDest - If this basic block is simple enough, and if a
1945 /// predecessor branches to us and one of our successors, fold the block into
1946 /// the predecessor and use logical operations to pick the right destination.
1947 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI) {
1948   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1949
1950   Instruction *Cond = 0;
1951   if (BI->isConditional())
1952     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
1953   else {
1954     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
1955     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
1956     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
1957     // predecessor.
1958     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
1959       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
1960         if (PBI->isConditional() &&
1961             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
1962              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
1963           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end();
1964                I != E; ) {
1965             Instruction *Curr = I++;
1966             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
1967               Cond = Curr;
1968               break;
1969             }
1970             // Quit if we can't remove this instruction.
1971             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
1972               return false;
1973           }
1974         }
1975
1976     if (Cond == 0)
1977       return false;
1978   }
1979
1980   if (Cond == 0 || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
1981     Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
1982   return false;
1983
1984   // Only allow this if the condition is a simple instruction that can be
1985   // executed unconditionally.  It must be in the same block as the branch, and
1986   // must be at the front of the block.
1987   BasicBlock::iterator FrontIt = BB->front();
1988
1989   // Ignore dbg intrinsics.
1990   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
1991
1992   // Allow a single instruction to be hoisted in addition to the compare
1993   // that feeds the branch.  We later ensure that any values that _it_ uses
1994   // were also live in the predecessor, so that we don't unnecessarily create
1995   // register pressure or inhibit out-of-order execution.
1996   Instruction *BonusInst = 0;
1997   if (&*FrontIt != Cond &&
1998       FrontIt->hasOneUse() && *FrontIt->use_begin() == Cond &&
1999       isSafeToSpeculativelyExecute(FrontIt)) {
2000     BonusInst = &*FrontIt;
2001     ++FrontIt;
2002
2003     // Ignore dbg intrinsics.
2004     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(FrontIt)) ++FrontIt;
2005   }
2006
2007   // Only a single bonus inst is allowed.
2008   if (&*FrontIt != Cond)
2009     return false;
2010
2011   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2012   BasicBlock::iterator CondIt = Cond; ++CondIt;
2013
2014   // Ingore dbg intrinsics.
2015   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt)) ++CondIt;
2016
2017   if (&*CondIt != BI)
2018     return false;
2019
2020   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2021   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2022   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2023     if (CE->canTrap())
2024       return false;
2025   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2026     if (CE->canTrap())
2027       return false;
2028
2029   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2030   BasicBlock *TrueDest  = BI->getSuccessor(0);
2031   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : 0;
2032   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2033     return false;
2034
2035   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2036     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2037     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2038
2039     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2040     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2041     // blocks.
2042     SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
2043     if (PBI == 0 || PBI->isUnconditional() ||
2044         (BI->isConditional() &&
2045          !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2046         (!BI->isConditional() &&
2047          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2048       continue;
2049
2050     // Determine if the two branches share a common destination.
2051     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2052     bool InvertPredCond = false;
2053
2054     if (BI->isConditional()) {
2055       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest)
2056         Opc = Instruction::Or;
2057       else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest)
2058         Opc = Instruction::And;
2059       else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest)
2060         Opc = Instruction::And, InvertPredCond = true;
2061       else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest)
2062         Opc = Instruction::Or, InvertPredCond = true;
2063       else
2064         continue;
2065     } else {
2066       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2067         continue;
2068     }
2069
2070     // Ensure that any values used in the bonus instruction are also used
2071     // by the terminator of the predecessor.  This means that those values
2072     // must already have been resolved, so we won't be inhibiting the
2073     // out-of-order core by speculating them earlier.
2074     if (BonusInst) {
2075       // Collect the values used by the bonus inst
2076       SmallPtrSet<Value*, 4> UsedValues;
2077       for (Instruction::op_iterator OI = BonusInst->op_begin(),
2078            OE = BonusInst->op_end(); OI != OE; ++OI) {
2079         Value *V = *OI;
2080         if (!isa<Constant>(V))
2081           UsedValues.insert(V);
2082       }
2083
2084       SmallVector<std::pair<Value*, unsigned>, 4> Worklist;
2085       Worklist.push_back(std::make_pair(PBI->getOperand(0), 0));
2086
2087       // Walk up to four levels back up the use-def chain of the predecessor's
2088       // terminator to see if all those values were used.  The choice of four
2089       // levels is arbitrary, to provide a compile-time-cost bound.
2090       while (!Worklist.empty()) {
2091         std::pair<Value*, unsigned> Pair = Worklist.back();
2092         Worklist.pop_back();
2093
2094         if (Pair.second >= 4) continue;
2095         UsedValues.erase(Pair.first);
2096         if (UsedValues.empty()) break;
2097
2098         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Pair.first)) {
2099           for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
2100                OI != OE; ++OI)
2101             Worklist.push_back(std::make_pair(OI->get(), Pair.second+1));
2102         }
2103       }
2104
2105       if (!UsedValues.empty()) return false;
2106     }
2107
2108     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2109     IRBuilder<> Builder(PBI);
2110
2111     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2112     if (InvertPredCond) {
2113       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2114
2115       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2116         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2117         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2118       } else {
2119         NewCond = Builder.CreateNot(NewCond,
2120                                     PBI->getCondition()->getName()+".not");
2121       }
2122
2123       PBI->setCondition(NewCond);
2124       PBI->swapSuccessors();
2125     }
2126
2127     // If we have a bonus inst, clone it into the predecessor block.
2128     Instruction *NewBonus = 0;
2129     if (BonusInst) {
2130       NewBonus = BonusInst->clone();
2131       PredBlock->getInstList().insert(PBI, NewBonus);
2132       NewBonus->takeName(BonusInst);
2133       BonusInst->setName(BonusInst->getName()+".old");
2134     }
2135
2136     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2137     // two conditions together.
2138     Instruction *New = Cond->clone();
2139     if (BonusInst) New->replaceUsesOfWith(BonusInst, NewBonus);
2140     PredBlock->getInstList().insert(PBI, New);
2141     New->takeName(Cond);
2142     Cond->setName(New->getName()+".old");
2143
2144     if (BI->isConditional()) {
2145       Instruction *NewCond =
2146         cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(),
2147                                             New, "or.cond"));
2148       PBI->setCondition(NewCond);
2149
2150       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2151       bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2152                                                   PredFalseWeight);
2153       bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2154                                                   SuccFalseWeight);
2155       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2156
2157       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2158         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2159           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2160           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2161           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2162           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2163           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2164           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2165           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2166           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2167           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * (SuccFalseWeight +
2168                SuccTrueWeight) + PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2169         }
2170         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2171         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2172       }
2173       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2174         if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2175           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2176           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2177           //TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2178           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2179           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * (SuccFalseWeight +
2180               SuccTrueWeight) + PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2181           //FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2182           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2183         }
2184         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2185         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2186       }
2187       if (NewWeights.size() == 2) {
2188         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2189         FitWeights(NewWeights);
2190
2191         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2192         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2193                          MDBuilder(BI->getContext()).
2194                          createBranchWeights(MDWeights));
2195       } else
2196         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, NULL);
2197     } else {
2198       // Update PHI nodes in the common successors.
2199       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2200         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2201           PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2202         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2203         Instruction *MergedCond = 0;
2204         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2205           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2206           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2207           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2208           Instruction *NotCond =
2209             cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2210                                 "not.cond"));
2211           MergedCond =
2212             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2213                                 NotCond, New,
2214                                 "and.cond"));
2215           if (PBI_C->isOne())
2216             MergedCond =
2217               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2218                                   PBI->getCondition(), MergedCond,
2219                                   "or.cond"));
2220         } else {
2221           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2222           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2223           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2224           MergedCond =
2225             cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::And,
2226                                 PBI->getCondition(), New,
2227                                 "and.cond"));
2228           if (PBI_C->isOne()) {
2229             Instruction *NotCond =
2230               cast<Instruction>(Builder.CreateNot(PBI->getCondition(),
2231                                   "not.cond"));
2232             MergedCond =
2233               cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Instruction::Or,
2234                                   NotCond, MergedCond,
2235                                   "or.cond"));
2236           }
2237         }
2238         // Update PHI Node.
2239         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2240                                   MergedCond);
2241       }
2242       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2243       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2244       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2245       PBI = New_PBI;
2246     }
2247
2248     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2249     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2250
2251     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2252     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
2253       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(*I))
2254         I->clone()->insertBefore(PBI);
2255
2256     return true;
2257   }
2258   return false;
2259 }
2260
2261 /// SimplifyCondBranchToCondBranch - If we have a conditional branch as a
2262 /// predecessor of another block, this function tries to simplify it.  We know
2263 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
2264 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
2265 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI) {
2266   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
2267   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2268
2269   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
2270   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
2271   // this conditional branch redundant.
2272   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2273       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2274     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
2275     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
2276     if (BB->getSinglePredecessor()) {
2277       // Turn this into a branch on constant.
2278       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2279       BI->setCondition(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2280                                         CondIsTrue));
2281       return true;  // Nuke the branch on constant.
2282     }
2283
2284     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
2285     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
2286     // simplifycfg will thread the block.
2287     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
2288       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2289       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2290                                        std::distance(PB, PE),
2291                                        BI->getCondition()->getName() + ".pr",
2292                                        BB->begin());
2293       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
2294       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
2295       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
2296       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
2297         BasicBlock *P = *PI;
2298         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) &&
2299             PBI != BI && PBI->isConditional() &&
2300             PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
2301             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
2302           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
2303           NewPN->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()),
2304                                               CondIsTrue), P);
2305         } else {
2306           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
2307         }
2308       }
2309
2310       BI->setCondition(NewPN);
2311       return true;
2312     }
2313   }
2314
2315   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
2316   // predecessors is a conditional branch to one of our destinations,
2317   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
2318   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
2319   // Ignore dbg intrinsics.
2320   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2321     ++BBI;
2322   if (&*BBI != BI)
2323     return false;
2324
2325
2326   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
2327     if (CE->canTrap())
2328       return false;
2329
2330   int PBIOp, BIOp;
2331   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
2332     PBIOp = BIOp = 0;
2333   else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
2334     PBIOp = 0, BIOp = 1;
2335   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0))
2336     PBIOp = 1, BIOp = 0;
2337   else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1))
2338     PBIOp = BIOp = 1;
2339   else
2340     return false;
2341
2342   // Check to make sure that the other destination of this branch
2343   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
2344   // keep getting unwound.
2345   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
2346     return false;
2347
2348   // Do not perform this transformation if it would require
2349   // insertion of a large number of select instructions. For targets
2350   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
2351   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
2352
2353   unsigned NumPhis = 0;
2354   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2355        isa<PHINode>(II); ++II, ++NumPhis)
2356     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
2357       return false;
2358
2359   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
2360   BasicBlock *OtherDest  = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
2361
2362   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
2363                << "AND: " << *BI->getParent());
2364
2365
2366   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
2367   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
2368   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
2369   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
2370   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
2371   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
2372   // infinite loop with no cond branch.
2373   if (OtherDest == BB) {
2374     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
2375     // or it won't matter if it's hot. :)
2376     BasicBlock *InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
2377                                                   "infloop", BB->getParent());
2378     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
2379     OtherDest = InfLoopBlock;
2380   }
2381
2382   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2383
2384   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
2385   // it alone, but modify PBI.
2386
2387   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
2388   Value *PBICond = PBI->getCondition();
2389   IRBuilder<true, NoFolder> Builder(PBI);
2390   if (PBIOp)
2391     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName()+".not");
2392
2393   Value *BICond = BI->getCondition();
2394   if (BIOp)
2395     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName()+".not");
2396
2397   // Merge the conditions.
2398   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
2399
2400   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
2401   PBI->setCondition(Cond);
2402   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
2403   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
2404
2405   // Update branch weight for PBI.
2406   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2407   bool PredHasWeights = ExtractBranchMetadata(PBI, PredTrueWeight,
2408                                               PredFalseWeight);
2409   bool SuccHasWeights = ExtractBranchMetadata(BI, SuccTrueWeight,
2410                                               SuccFalseWeight);
2411   if (PredHasWeights && SuccHasWeights) {
2412     uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
2413     uint64_t PredOther = PBIOp ?PredTrueWeight : PredFalseWeight;
2414     uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
2415     uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
2416     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
2417     //                                    PredOther * SuccCommon.
2418     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
2419     SmallVector<uint64_t, 2> NewWeights;
2420     NewWeights.push_back(PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
2421                          PredOther * SuccCommon);
2422     NewWeights.push_back(PredOther * SuccOther);
2423     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2424     FitWeights(NewWeights);
2425
2426     SmallVector<uint32_t, 2> MDWeights(NewWeights.begin(),NewWeights.end());
2427     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2428                      MDBuilder(BI->getContext()).
2429                      createBranchWeights(MDWeights));
2430   }
2431
2432   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
2433   // block that are identical to the entries for BI's block.
2434   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
2435
2436   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
2437   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
2438   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
2439   // them agree.
2440   PHINode *PN;
2441   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
2442        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
2443     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2444     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
2445     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
2446     if (BIV != PBIV) {
2447       // Insert a select in PBI to pick the right value.
2448       Value *NV = cast<SelectInst>
2449         (Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName()+".mux"));
2450       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
2451     }
2452   }
2453
2454   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
2455   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
2456
2457   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
2458   // one fewer predecessor.
2459   return true;
2460 }
2461
2462 // SimplifyTerminatorOnSelect - Simplifies a terminator by replacing it with a
2463 // branch to TrueBB if Cond is true or to FalseBB if Cond is false.
2464 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
2465 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
2466 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
2467 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
2468                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
2469                                        uint32_t TrueWeight,
2470                                        uint32_t FalseWeight){
2471   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
2472   // First, figure out which successors to preserve.
2473   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
2474   // successor.
2475   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
2476   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : 0;
2477
2478   // Then remove the rest.
2479   for (unsigned I = 0, E = OldTerm->getNumSuccessors(); I != E; ++I) {
2480     BasicBlock *Succ = OldTerm->getSuccessor(I);
2481     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
2482     if (Succ == KeepEdge1)
2483       KeepEdge1 = 0;
2484     else if (Succ == KeepEdge2)
2485       KeepEdge2 = 0;
2486     else
2487       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent());
2488   }
2489
2490   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
2491   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
2492
2493   // Insert an appropriate new terminator.
2494   if ((KeepEdge1 == 0) && (KeepEdge2 == 0)) {
2495     if (TrueBB == FalseBB)
2496       // We were only looking for one successor, and it was present.
2497       // Create an unconditional branch to it.
2498       Builder.CreateBr(TrueBB);
2499     else {
2500       // We found both of the successors we were looking for.
2501       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
2502       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
2503       if (TrueWeight != FalseWeight)
2504         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2505                            MDBuilder(OldTerm->getContext()).
2506                            createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
2507     }
2508   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
2509     // Neither of the selected blocks were successors, so this
2510     // terminator must be unreachable.
2511     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
2512   } else {
2513     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
2514     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
2515     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
2516     if (KeepEdge1 == 0)
2517       // Only TrueBB was found.
2518       Builder.CreateBr(TrueBB);
2519     else
2520       // Only FalseBB was found.
2521       Builder.CreateBr(FalseBB);
2522   }
2523
2524   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
2525   return true;
2526 }
2527
2528 // SimplifySwitchOnSelect - Replaces
2529 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
2530 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
2531 // unconditional otherwise.
2532 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
2533   // Check for constant integer values in the select.
2534   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
2535   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
2536   if (!TrueVal || !FalseVal)
2537     return false;
2538
2539   // Find the relevant condition and destinations.
2540   Value *Condition = Select->getCondition();
2541   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
2542   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
2543
2544   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
2545   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
2546   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2547   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2548   if (HasWeights) {
2549     GetBranchWeights(SI, Weights);
2550     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2551       TrueWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).
2552                                      getSuccessorIndex()];
2553       FalseWeight = (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).
2554                                       getSuccessorIndex()];
2555     }
2556   }
2557
2558   // Perform the actual simplification.
2559   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB,
2560                                     TrueWeight, FalseWeight);
2561 }
2562
2563 // SimplifyIndirectBrOnSelect - Replaces
2564 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
2565 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
2566 // with
2567 //   (br cond, BlockA, BlockB).
2568 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
2569   // Check that both operands of the select are block addresses.
2570   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
2571   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
2572   if (!TBA || !FBA)
2573     return false;
2574
2575   // Extract the actual blocks.
2576   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
2577   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
2578
2579   // Perform the actual simplification.
2580   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB,
2581                                     0, 0);
2582 }
2583
2584 /// TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt - This is called when we find an icmp
2585 /// instruction (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
2586 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
2587 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
2588 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
2589 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
2590 /// like:
2591 ///
2592 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
2593 /// DEFAULT:
2594 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
2595 ///   br label %end
2596 /// end:
2597 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
2598 ///
2599 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
2600 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
2601 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
2602     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const TargetTransformInfo &TTI,
2603     const DataLayout *TD) {
2604   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
2605
2606   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
2607   // complex.
2608   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse()) return false;
2609
2610   Value *V = ICI->getOperand(0);
2611   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
2612
2613   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
2614   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
2615   // fold the compared value into the switch to simplify things.
2616   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
2617   if (Pred == 0 || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator())) return false;
2618
2619   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
2620   if (SI->getCondition() != V)
2621     return false;
2622
2623   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
2624   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
2625   // away.
2626   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
2627     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
2628     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
2629     ICI->setOperand(0, VVal);
2630
2631     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, TD)) {
2632       ICI->replaceAllUsesWith(V);
2633       ICI->eraseFromParent();
2634     }
2635     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2636     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
2637   }
2638
2639   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
2640   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
2641   // and zap it.
2642   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
2643     Value *V;
2644     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2645       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2646     else
2647       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2648
2649     ICI->replaceAllUsesWith(V);
2650     ICI->eraseFromParent();
2651     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
2652     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
2653   }
2654
2655   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
2656   // the block.
2657   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
2658   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->use_back());
2659   if (PHIUse == 0 || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
2660       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
2661     return false;
2662
2663   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
2664   // true in the PHI.
2665   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
2666   Constant *NewCst     = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
2667
2668   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
2669     std::swap(DefaultCst, NewCst);
2670
2671   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
2672   // false depending on if it is EQ or NE.
2673   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
2674   ICI->eraseFromParent();
2675
2676   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
2677   // the switch to the merge point on the compared value.
2678   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge",
2679                                          BB->getParent(), BB);
2680   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
2681   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
2682   if (HasWeights) {
2683     GetBranchWeights(SI, Weights);
2684     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
2685       // Split weight for default case to case for "Cst".
2686       Weights[0] = (Weights[0]+1) >> 1;
2687       Weights.push_back(Weights[0]);
2688
2689       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
2690       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
2691                       MDBuilder(SI->getContext()).
2692                       createBranchWeights(MDWeights));
2693     }
2694   }
2695   SI->addCase(Cst, NewBB);
2696
2697   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
2698   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
2699   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
2700   Builder.CreateBr(SuccBlock);
2701   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
2702   return true;
2703 }
2704
2705 /// SimplifyBranchOnICmpChain - The specified branch is a conditional branch.
2706 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
2707 /// fold it into a switch instruction if so.
2708 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, const DataLayout *TD,
2709                                       IRBuilder<> &Builder) {
2710   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2711   if (Cond == 0) return false;
2712
2713
2714   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
2715   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
2716   // 'setne's and'ed together, collect them.
2717   Value *CompVal = 0;
2718   std::vector<ConstantInt*> Values;
2719   bool TrueWhenEqual = true;
2720   Value *ExtraCase = 0;
2721   unsigned UsedICmps = 0;
2722
2723   if (Cond->getOpcode() == Instruction::Or) {
2724     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, true,
2725                                      UsedICmps);
2726   } else if (Cond->getOpcode() == Instruction::And) {
2727     CompVal = GatherConstantCompares(Cond, Values, ExtraCase, TD, false,
2728                                      UsedICmps);
2729     TrueWhenEqual = false;
2730   }
2731
2732   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
2733   if (CompVal == 0) return false;
2734
2735   // Avoid turning single icmps into a switch.
2736   if (UsedICmps <= 1)
2737     return false;
2738
2739   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
2740   // instruction can't handle, remove them now.
2741   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
2742   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
2743
2744   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
2745   // transformation.  A switch with one value is just an cond branch.
2746   if (ExtraCase && Values.size() < 2) return false;
2747
2748   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
2749   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
2750
2751   // Figure out which block is which destination.
2752   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
2753   BasicBlock *EdgeBB    = BI->getSuccessor(0);
2754   if (!TrueWhenEqual) std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
2755
2756   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2757
2758   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
2759                << " cases into SWITCH.  BB is:\n" << *BB);
2760
2761   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
2762   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
2763   // right before the condbr to handle it.
2764   if (ExtraCase) {
2765     BasicBlock *NewBB = BB->splitBasicBlock(BI, "switch.early.test");
2766     // Remove the uncond branch added to the old block.
2767     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
2768     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2769
2770     if (TrueWhenEqual)
2771       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
2772     else
2773       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
2774
2775     OldTI->eraseFromParent();
2776
2777     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
2778     // for the edge we just added.
2779     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
2780
2781     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
2782           << "\nEXTRABB = " << *BB);
2783     BB = NewBB;
2784   }
2785
2786   Builder.SetInsertPoint(BI);
2787   // Convert pointer to int before we switch.
2788   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
2789     assert(TD && "Cannot switch on pointer without DataLayout");
2790     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(CompVal,
2791                                      TD->getIntPtrType(CompVal->getContext()),
2792                                      "magicptr");
2793   }
2794
2795   // Create the new switch instruction now.
2796   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
2797
2798   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
2799   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
2800     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
2801
2802   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
2803   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
2804   // the number of edges added.
2805   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin();
2806        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
2807     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
2808     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2809     for (unsigned i = 0, e = Values.size()-1; i != e; ++i)
2810       PN->addIncoming(InVal, BB);
2811   }
2812
2813   // Erase the old branch instruction.
2814   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2815
2816   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
2817   return true;
2818 }
2819
2820 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2821   // If this is a trivial landing pad that just continues unwinding the caught
2822   // exception then zap the landing pad, turning its invokes into calls.
2823   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2824   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
2825   if (RI->getValue() != LPInst)
2826     // Not a landing pad, or the resume is not unwinding the exception that
2827     // caused control to branch here.
2828     return false;
2829
2830   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
2831   BasicBlock::iterator I = LPInst, E = RI;
2832   while (++I != E)
2833     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2834       return false;
2835
2836   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
2837   bool InvokeRequiresTableEntry = false;
2838   bool Changed = false;
2839   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
2840     InvokeInst *II = cast<InvokeInst>((*PI++)->getTerminator());
2841
2842     if (II->hasFnAttr(Attribute::UWTable)) {
2843       // Don't remove an `invoke' instruction if the ABI requires an entry into
2844       // the table.
2845       InvokeRequiresTableEntry = true;
2846       continue;
2847     }
2848
2849     SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end() - 3);
2850
2851     // Insert a call instruction before the invoke.
2852     CallInst *Call = CallInst::Create(II->getCalledValue(), Args, "", II);
2853     Call->takeName(II);
2854     Call->setCallingConv(II->getCallingConv());
2855     Call->setAttributes(II->getAttributes());
2856     Call->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
2857
2858     // Anything that used the value produced by the invoke instruction now uses
2859     // the value produced by the call instruction.  Note that we do this even
2860     // for void functions and calls with no uses so that the callgraph edge is
2861     // updated.
2862     II->replaceAllUsesWith(Call);
2863     BB->removePredecessor(II->getParent());
2864
2865     // Insert a branch to the normal destination right before the invoke.
2866     BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II);
2867
2868     // Finally, delete the invoke instruction!
2869     II->eraseFromParent();
2870     Changed = true;
2871   }
2872
2873   if (!InvokeRequiresTableEntry)
2874     // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
2875     BB->eraseFromParent();
2876
2877   return Changed;
2878 }
2879
2880 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
2881   BasicBlock *BB = RI->getParent();
2882   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) return false;
2883
2884   // Find predecessors that end with branches.
2885   SmallVector<BasicBlock*, 8> UncondBranchPreds;
2886   SmallVector<BranchInst*, 8> CondBranchPreds;
2887   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2888     BasicBlock *P = *PI;
2889     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
2890     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
2891       if (BI->isUnconditional())
2892         UncondBranchPreds.push_back(P);
2893       else
2894         CondBranchPreds.push_back(BI);
2895     }
2896   }
2897
2898   // If we found some, do the transformation!
2899   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
2900     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
2901       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
2902       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
2903             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
2904       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
2905     }
2906
2907     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2908     if (pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2909       // We know there are no successors, so just nuke the block.
2910       BB->eraseFromParent();
2911
2912     return true;
2913   }
2914
2915   // Check out all of the conditional branches going to this return
2916   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
2917   // branch itself into a select/return pair.
2918   while (!CondBranchPreds.empty()) {
2919     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
2920
2921     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
2922     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
2923         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
2924         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
2925       return true;
2926   }
2927   return false;
2928 }
2929
2930 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
2931   BasicBlock *BB = UI->getParent();
2932
2933   bool Changed = false;
2934
2935   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
2936   // be removed, do so.
2937   while (UI != BB->begin()) {
2938     BasicBlock::iterator BBI = UI;
2939     --BBI;
2940     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
2941     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
2942     // operations may have this effect.
2943     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) break;
2944
2945     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
2946       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
2947         if (SI->isVolatile())
2948           break;
2949       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
2950         if (LI->isVolatile())
2951           break;
2952       } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
2953         if (RMWI->isVolatile())
2954           break;
2955       } else if (AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
2956         if (CXI->isVolatile())
2957           break;
2958       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
2959                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
2960         break;
2961       }
2962       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
2963       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
2964       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
2965       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
2966     }
2967
2968     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
2969     if (!BBI->use_empty())
2970       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
2971     BBI->eraseFromParent();
2972     Changed = true;
2973   }
2974
2975   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
2976   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
2977   if (&BB->front() != UI) return Changed;
2978
2979   SmallVector<BasicBlock*, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2980   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
2981     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
2982     IRBuilder<> Builder(TI);
2983     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2984       if (BI->isUnconditional()) {
2985         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2986           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
2987           TI->eraseFromParent();
2988           Changed = true;
2989         }
2990       } else {
2991         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
2992           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
2993           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2994         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
2995           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
2996           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2997           Changed = true;
2998         }
2999       }
3000     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3001       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3002            i != e; ++i)
3003         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
3004           BB->removePredecessor(SI->getParent());
3005           SI->removeCase(i);
3006           --i; --e;
3007           Changed = true;
3008         }
3009       // If the default value is unreachable, figure out the most popular
3010       // destination and make it the default.
3011       if (SI->getDefaultDest() == BB) {
3012         std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> > Popularity;
3013         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3014              i != e; ++i) {
3015           std::pair<unsigned, unsigned> &entry =
3016               Popularity[i.getCaseSuccessor()];
3017           if (entry.first == 0) {
3018             entry.first = 1;
3019             entry.second = i.getCaseIndex();
3020           } else {
3021             entry.first++;
3022           }
3023         }
3024
3025         // Find the most popular block.
3026         unsigned MaxPop = 0;
3027         unsigned MaxIndex = 0;
3028         BasicBlock *MaxBlock = 0;
3029         for (std::map<BasicBlock*, std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator
3030              I = Popularity.begin(), E = Popularity.end(); I != E; ++I) {
3031           if (I->second.first > MaxPop ||
3032               (I->second.first == MaxPop && MaxIndex > I->second.second)) {
3033             MaxPop = I->second.first;
3034             MaxIndex = I->second.second;
3035             MaxBlock = I->first;
3036           }
3037         }
3038         if (MaxBlock) {
3039           // Make this the new default, allowing us to delete any explicit
3040           // edges to it.
3041           SI->setDefaultDest(MaxBlock);
3042           Changed = true;
3043
3044           // If MaxBlock has phinodes in it, remove MaxPop-1 entries from
3045           // it.
3046           if (isa<PHINode>(MaxBlock->begin()))
3047             for (unsigned i = 0; i != MaxPop-1; ++i)
3048               MaxBlock->removePredecessor(SI->getParent());
3049
3050           for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
3051                i != e; ++i)
3052             if (i.getCaseSuccessor() == MaxBlock) {
3053               SI->removeCase(i);
3054               --i; --e;
3055             }
3056         }
3057       }
3058     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
3059       if (II->getUnwindDest() == BB) {
3060         // Convert the invoke to a call instruction.  This would be a good
3061         // place to note that the call does not throw though.
3062         BranchInst *BI = Builder.CreateBr(II->getNormalDest());
3063         II->removeFromParent();   // Take out of symbol table
3064
3065         // Insert the call now...
3066         SmallVector<Value*, 8> Args(II->op_begin(), II->op_end()-3);
3067         Builder.SetInsertPoint(BI);
3068         CallInst *CI = Builder.CreateCall(II->getCalledValue(),
3069                                           Args, II->getName());
3070         CI->setCallingConv(II->getCallingConv());
3071         CI->setAttributes(II->getAttributes());
3072         // If the invoke produced a value, the call does now instead.
3073         II->replaceAllUsesWith(CI);
3074         delete II;
3075         Changed = true;
3076       }
3077     }
3078   }
3079
3080   // If this block is now dead, remove it.
3081   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
3082       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
3083     // We know there are no successors, so just nuke the block.
3084     BB->eraseFromParent();
3085     return true;
3086   }
3087
3088   return Changed;
3089 }
3090
3091 /// TurnSwitchRangeIntoICmp - Turns a switch with that contains only a
3092 /// integer range comparison into a sub, an icmp and a branch.
3093 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3094   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3095
3096   // Make sure all cases point to the same destination and gather the values.
3097   SmallVector<ConstantInt *, 16> Cases;
3098   SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin();
3099   Cases.push_back(I.getCaseValue());
3100   SwitchInst::CaseIt PrevI = I++;
3101   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); I != E; PrevI = I++) {
3102     if (PrevI.getCaseSuccessor() != I.getCaseSuccessor())
3103       return false;
3104     Cases.push_back(I.getCaseValue());
3105   }
3106   assert(Cases.size() == SI->getNumCases() && "Not all cases gathered");
3107
3108   // Sort the case values, then check if they form a range we can transform.
3109   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
3110   for (unsigned I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
3111     if (Cases[I-1]->getValue() != Cases[I]->getValue()+1)
3112       return false;
3113   }
3114
3115   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(Cases.back());
3116   Constant *NumCases = ConstantInt::get(Offset->getType(), SI->getNumCases());
3117
3118   Value *Sub = SI->getCondition();
3119   if (!Offset->isNullValue())
3120     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName()+".off");
3121   Value *Cmp;
3122   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
3123   if (NumCases->isNullValue() && SI->getNumCases() != 0)
3124     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
3125   else
3126     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
3127   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(
3128       Cmp, SI->case_begin().getCaseSuccessor(), SI->getDefaultDest());
3129
3130   // Update weight for the newly-created conditional branch.
3131   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3132   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3133   if (HasWeights) {
3134     GetBranchWeights(SI, Weights);
3135     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3136       // Combine all weights for the cases to be the true weight of NewBI.
3137       // We assume that the sum of all weights for a Terminator can fit into 32
3138       // bits.
3139       uint32_t NewTrueWeight = 0;
3140       for (unsigned I = 1, E = Weights.size(); I != E; ++I)
3141         NewTrueWeight += (uint32_t)Weights[I];
3142       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3143                          MDBuilder(SI->getContext()).
3144                          createBranchWeights(NewTrueWeight,
3145                                              (uint32_t)Weights[0]));
3146     }
3147   }
3148
3149   // Prune obsolete incoming values off the successor's PHI nodes.
3150   for (BasicBlock::iterator BBI = SI->case_begin().getCaseSuccessor()->begin();
3151        isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3152     for (unsigned I = 0, E = SI->getNumCases()-1; I != E; ++I)
3153       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
3154   }
3155   SI->eraseFromParent();
3156
3157   return true;
3158 }
3159
3160 /// EliminateDeadSwitchCases - Compute masked bits for the condition of a switch
3161 /// and use it to remove dead cases.
3162 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI) {
3163   Value *Cond = SI->getCondition();
3164   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
3165   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
3166   ComputeMaskedBits(Cond, KnownZero, KnownOne);
3167
3168   // Gather dead cases.
3169   SmallVector<ConstantInt*, 8> DeadCases;
3170   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3171     if ((I.getCaseValue()->getValue() & KnownZero) != 0 ||
3172         (I.getCaseValue()->getValue() & KnownOne) != KnownOne) {
3173       DeadCases.push_back(I.getCaseValue());
3174       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case '"
3175                    << I.getCaseValue() << "' is dead.\n");
3176     }
3177   }
3178
3179   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3180   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
3181   if (HasWeight) {
3182     GetBranchWeights(SI, Weights);
3183     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
3184   }
3185
3186   // Remove dead cases from the switch.
3187   for (unsigned I = 0, E = DeadCases.size(); I != E; ++I) {
3188     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCases[I]);
3189     assert(Case != SI->case_default() &&
3190            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
3191     if (HasWeight) {
3192       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex()+1], Weights.back());
3193       Weights.pop_back();
3194     }
3195
3196     // Prune unused values from PHI nodes.
3197     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
3198     SI->removeCase(Case);
3199   }
3200   if (HasWeight) {
3201     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3202     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3203                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext()).
3204                     createBranchWeights(MDWeights));
3205   }
3206
3207   return !DeadCases.empty();
3208 }
3209
3210 /// FindPHIForConditionForwarding - If BB would be eligible for simplification
3211 /// by TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
3212 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
3213 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
3214 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
3215 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
3216                                               BasicBlock *BB,
3217                                               int *PhiIndex) {
3218   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
3219     return NULL; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
3220   if (!BB->getSinglePredecessor())
3221     return NULL; // BB must be dominated by the switch.
3222
3223   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
3224   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
3225     return NULL; // Terminator must be unconditional branch.
3226
3227   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
3228
3229   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
3230   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3231     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
3232     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
3233
3234     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
3235     if (InValue != CaseValue) continue;
3236
3237     *PhiIndex = Idx;
3238     return PHI;
3239   }
3240
3241   return NULL;
3242 }
3243
3244 /// ForwardSwitchConditionToPHI - Try to forward the condition of a switch
3245 /// instruction to a phi node dominated by the switch, if that would mean that
3246 /// some of the destination blocks of the switch can be folded away.
3247 /// Returns true if a change is made.
3248 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
3249   typedef DenseMap<PHINode*, SmallVector<int,4> > ForwardingNodesMap;
3250   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
3251
3252   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E; ++I) {
3253     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
3254     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
3255
3256     int PhiIndex;
3257     PHINode *PHI = FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest,
3258                                                  &PhiIndex);
3259     if (!PHI) continue;
3260
3261     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
3262   }
3263
3264   bool Changed = false;
3265
3266   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
3267        E = ForwardingNodes.end(); I != E; ++I) {
3268     PHINode *Phi = I->first;
3269     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
3270
3271     if (Indexes.size() < 2) continue;
3272
3273     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
3274       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
3275     Changed = true;
3276   }
3277
3278   return Changed;
3279 }
3280
3281 /// ValidLookupTableConstant - Return true if the backend will be able to handle
3282 /// initializing an array of constants like C.
3283 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C) {
3284   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
3285     return CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing();
3286
3287   return isa<ConstantFP>(C) ||
3288       isa<ConstantInt>(C) ||
3289       isa<ConstantPointerNull>(C) ||
3290       isa<GlobalValue>(C) ||
3291       isa<UndefValue>(C);
3292 }
3293
3294 /// LookupConstant - If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
3295 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
3296 static Constant *LookupConstant(Value *V,
3297                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3298   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3299     return C;
3300   return ConstantPool.lookup(V);
3301 }
3302
3303 /// ConstantFold - Try to fold instruction I into a constant. This works for
3304 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
3305 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
3306 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
3307 static Constant *ConstantFold(Instruction *I,
3308                          const SmallDenseMap<Value*, Constant*>& ConstantPool) {
3309   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
3310     Constant *A = LookupConstant(BO->getOperand(0), ConstantPool);
3311     if (!A)
3312       return 0;
3313     Constant *B = LookupConstant(BO->getOperand(1), ConstantPool);
3314     if (!B)
3315       return 0;
3316     return ConstantExpr::get(BO->getOpcode(), A, B);
3317   }
3318
3319   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3320     Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(0), ConstantPool);
3321     if (!A)
3322       return 0;
3323     Constant *B = LookupConstant(I->getOperand(1), ConstantPool);
3324     if (!B)
3325       return 0;
3326     return ConstantExpr::getCompare(Cmp->getPredicate(), A, B);
3327   }
3328
3329   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
3330     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
3331     if (!A)
3332       return 0;
3333     if (A->isAllOnesValue())
3334       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
3335     if (A->isNullValue())
3336       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
3337     return 0;
3338   }
3339
3340   if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(I)) {
3341     Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(0), ConstantPool);
3342     if (!A)
3343       return 0;
3344     return ConstantExpr::getCast(Cast->getOpcode(), A, Cast->getDestTy());
3345   }
3346
3347   return 0;
3348 }
3349
3350 /// GetCaseResults - Try to determine the resulting constant values in phi nodes
3351 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
3352 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
3353 /// case), of a switch instruction SI.
3354 static bool
3355 GetCaseResults(SwitchInst *SI,
3356                ConstantInt *CaseVal,
3357                BasicBlock *CaseDest,
3358                BasicBlock **CommonDest,
3359                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode*,Constant*> > &Res) {
3360   // The block from which we enter the common destination.
3361   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
3362
3363   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
3364   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
3365   SmallDenseMap<Value*, Constant*> ConstantPool;
3366   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
3367   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
3368        ++I) {
3369     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
3370       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
3371       if (T->getNumSuccessors() != 1)
3372         return false;
3373       Pred = CaseDest;
3374       CaseDest = T->getSuccessor(0);
3375     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3376       // Skip debug intrinsic.
3377       continue;
3378     } else if (Constant *C = ConstantFold(I, ConstantPool)) {
3379       // Instruction is side-effect free and constant.
3380       ConstantPool.insert(std::make_pair(I, C));
3381     } else {
3382       break;
3383     }
3384   }
3385
3386   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
3387   if (!*CommonDest)
3388     *CommonDest = CaseDest;
3389   // If the destination isn't the common one, abort.
3390   if (CaseDest != *CommonDest)
3391     return false;
3392
3393   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
3394   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
3395   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
3396     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
3397     if (Idx == -1)
3398       continue;
3399
3400     Constant *ConstVal = LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx),
3401                                         ConstantPool);
3402     if (!ConstVal)
3403       return false;
3404
3405     // Note: If the constant comes from constant-propagating the case value
3406     // through the CaseDest basic block, it will be safe to remove the
3407     // instructions in that block. They cannot be used (except in the phi nodes
3408     // we visit) outside CaseDest, because that block does not dominate its
3409     // successor. If it did, we would not be in this phi node.
3410
3411     // Be conservative about which kinds of constants we support.
3412     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal))
3413       return false;
3414
3415     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
3416   }
3417
3418   return true;
3419 }
3420
3421 namespace {
3422   /// SwitchLookupTable - This class represents a lookup table that can be used
3423   /// to replace a switch.
3424   class SwitchLookupTable {
3425   public:
3426     /// SwitchLookupTable - Create a lookup table to use as a switch replacement
3427     /// with the contents of Values, using DefaultValue to fill any holes in the
3428     /// table.
3429     SwitchLookupTable(Module &M,
3430                       uint64_t TableSize,
3431                       ConstantInt *Offset,
3432              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3433                       Constant *DefaultValue,
3434                       const DataLayout *TD);
3435
3436     /// BuildLookup - Build instructions with Builder to retrieve the value at
3437     /// the position given by Index in the lookup table.
3438     Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
3439
3440     /// WouldFitInRegister - Return true if a table with TableSize elements of
3441     /// type ElementType would fit in a target-legal register.
3442     static bool WouldFitInRegister(const DataLayout *TD,
3443                                    uint64_t TableSize,
3444                                    const Type *ElementType);
3445
3446   private:
3447     // Depending on the contents of the table, it can be represented in
3448     // different ways.
3449     enum {
3450       // For tables where each element contains the same value, we just have to
3451       // store that single value and return it for each lookup.
3452       SingleValueKind,
3453
3454       // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
3455       // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
3456       // shift and mask operations.
3457       BitMapKind,
3458
3459       // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
3460       // instructions from the table.
3461       ArrayKind
3462     } Kind;
3463
3464     // For SingleValueKind, this is the single value.
3465     Constant *SingleValue;
3466
3467     // For BitMapKind, this is the bitmap.
3468     ConstantInt *BitMap;
3469     IntegerType *BitMapElementTy;
3470
3471     // For ArrayKind, this is the array.
3472     GlobalVariable *Array;
3473   };
3474 }
3475
3476 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(Module &M,
3477                                      uint64_t TableSize,
3478                                      ConstantInt *Offset,
3479              const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt*, Constant*> >& Values,
3480                                      Constant *DefaultValue,
3481                                      const DataLayout *TD)
3482     : SingleValue(0), BitMap(0), BitMapElementTy(0), Array(0) {
3483   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
3484   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
3485
3486   // If all values in the table are equal, this is that value.
3487   SingleValue = Values.begin()->second;
3488
3489   // Build up the table contents.
3490   SmallVector<Constant*, 64> TableContents(TableSize);
3491   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
3492     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
3493     Constant *CaseRes = Values[I].second;
3494     assert(CaseRes->getType() == DefaultValue->getType());
3495
3496     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue())
3497                    .getLimitedValue();
3498     TableContents[Idx] = CaseRes;
3499
3500     if (CaseRes != SingleValue)
3501       SingleValue = 0;
3502   }
3503
3504   // Fill in any holes in the table with the default result.
3505   if (Values.size() < TableSize) {
3506     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
3507       if (!TableContents[I])
3508         TableContents[I] = DefaultValue;
3509     }
3510
3511     if (DefaultValue != SingleValue)
3512       SingleValue = 0;
3513   }
3514
3515   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
3516   // that single value.
3517   if (SingleValue) {
3518     Kind = SingleValueKind;
3519     return;
3520   }
3521
3522   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
3523   if (WouldFitInRegister(TD, TableSize, DefaultValue->getType())) {
3524     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(DefaultValue->getType());
3525     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
3526     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
3527       TableInt <<= IT->getBitWidth();
3528       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
3529       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
3530         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
3531         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
3532       }
3533     }
3534     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
3535     BitMapElementTy = IT;
3536     Kind = BitMapKind;
3537     ++NumBitMaps;
3538     return;
3539   }
3540
3541   // Store the table in an array.
3542   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(DefaultValue->getType(), TableSize);
3543   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
3544
3545   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/ true,
3546                              GlobalVariable::PrivateLinkage,
3547                              Initializer,
3548                              "switch.table");
3549   Array->setUnnamedAddr(true);
3550   Kind = ArrayKind;
3551 }
3552
3553 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
3554   switch (Kind) {
3555     case SingleValueKind:
3556       return SingleValue;
3557     case BitMapKind: {
3558       // Type of the bitmap (e.g. i59).
3559       IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
3560
3561       // Cast Index to the same type as the bitmap.
3562       // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
3563       // truncating it to the width of the bitmask is safe.
3564       Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
3565
3566       // Multiply the shift amount by the element width.
3567       ShiftAmt = Builder.CreateMul(ShiftAmt,
3568                       ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
3569                                    "switch.shiftamt");
3570
3571       // Shift down.
3572       Value *DownShifted = Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt,
3573                                               "switch.downshift");
3574       // Mask off.
3575       return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy,
3576                                  "switch.masked");
3577     }
3578     case ArrayKind: {
3579       Value *GEPIndices[] = { Builder.getInt32(0), Index };
3580       Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array, GEPIndices,
3581                                              "switch.gep");
3582       return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
3583     }
3584   }
3585   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
3586 }
3587
3588 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout *TD,
3589                                            uint64_t TableSize,
3590                                            const Type *ElementType) {
3591   if (!TD)
3592     return false;
3593   const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
3594   if (!IT)
3595     return false;
3596   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
3597   // are <= 15, we could try to narrow the type.
3598
3599   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
3600   if (TableSize >= UINT_MAX/IT->getBitWidth())
3601     return false;
3602   return TD->fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
3603 }
3604
3605 /// ShouldBuildLookupTable - Determine whether a lookup table should be built
3606 /// for this switch, based on the number of cases, size of the table and the
3607 /// types of the results.
3608 static bool ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI,
3609                                    uint64_t TableSize,
3610                                    const TargetTransformInfo &TTI,
3611                                    const DataLayout *TD,
3612                             const SmallDenseMap<PHINode*, Type*>& ResultTypes) {
3613   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
3614     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
3615
3616   bool AllTablesFitInRegister = true;
3617   bool HasIllegalType = false;
3618   for (SmallDenseMap<PHINode*, Type*>::const_iterator I = ResultTypes.begin(),
3619        E = ResultTypes.end(); I != E; ++I) {
3620     Type *Ty = I->second;
3621
3622     // Saturate this flag to true.
3623     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
3624
3625     // Saturate this flag to false.
3626     AllTablesFitInRegister = AllTablesFitInRegister &&
3627       SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(TD, TableSize, Ty);
3628
3629     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
3630     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
3631     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
3632     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
3633       break;
3634   }
3635
3636   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
3637   if (AllTablesFitInRegister)
3638     return true;
3639
3640   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
3641   if (HasIllegalType)
3642     return false;
3643
3644   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
3645   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3646   // FIXME: Find the best cut-off.
3647   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
3648 }
3649
3650 /// SwitchToLookupTable - If the switch is only used to initialize one or more
3651 /// phi nodes in a common successor block with different constant values,
3652 /// replace the switch with lookup tables.
3653 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI,
3654                                 IRBuilder<> &Builder,
3655                                 const TargetTransformInfo &TTI,
3656                                 const DataLayout* TD) {
3657   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
3658
3659   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
3660   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
3661     return false;
3662
3663   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
3664   // split off a dense part and build a lookup table for that.
3665
3666   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
3667   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
3668   // string and lookup indices into that.
3669
3670   // Ignore the switch if the number of cases is too small.
3671   // This is similar to the check when building jump tables in
3672   // SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
3673   // FIXME: Determine the best cut-off.
3674   if (SI->getNumCases() < 4)
3675     return false;
3676
3677   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
3678   // common destination, as well as the the min and max case values.
3679   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
3680   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
3681   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
3682   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
3683
3684   BasicBlock *CommonDest = 0;
3685   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt*, Constant*>, 4> ResultListTy;
3686   SmallDenseMap<PHINode*, ResultListTy> ResultLists;
3687   SmallDenseMap<PHINode*, Constant*> DefaultResults;
3688   SmallDenseMap<PHINode*, Type*> ResultTypes;
3689   SmallVector<PHINode*, 4> PHIs;
3690
3691   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
3692     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
3693     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
3694       MinCaseVal = CaseVal;
3695     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
3696       MaxCaseVal = CaseVal;
3697
3698     // Resulting value at phi nodes for this case value.
3699     typedef SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> ResultsTy;
3700     ResultsTy Results;
3701     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
3702                         Results))
3703       return false;
3704
3705     // Append the result from this case to the list for each phi.
3706     for (ResultsTy::iterator I = Results.begin(), E = Results.end(); I!=E; ++I) {
3707       if (!ResultLists.count(I->first))
3708         PHIs.push_back(I->first);
3709       ResultLists[I->first].push_back(std::make_pair(CaseVal, I->second));
3710     }
3711   }
3712
3713   // Get the resulting values for the default case.
3714   SmallVector<std::pair<PHINode*, Constant*>, 4> DefaultResultsList;
3715   if (!GetCaseResults(SI, 0, SI->getDefaultDest(), &CommonDest,
3716                       DefaultResultsList))
3717     return false;
3718   for (size_t I = 0, E = DefaultResultsList.size(); I != E; ++I) {
3719     PHINode *PHI = DefaultResultsList[I].first;
3720     Constant *Result = DefaultResultsList[I].second;
3721     DefaultResults[PHI] = Result;
3722     ResultTypes[PHI] = Result->getType();
3723   }
3724
3725   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
3726   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
3727   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, TD, ResultTypes))
3728     return false;
3729
3730   // Create the BB that does the lookups.
3731   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
3732   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(),
3733                                             "switch.lookup",
3734                                             CommonDest->getParent(),
3735                                             CommonDest);
3736
3737   // Compute the table index value.
3738   Builder.SetInsertPoint(SI);
3739   Value *TableIndex = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal,
3740                                         "switch.tableidx");
3741
3742   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
3743   // switching upon.
3744   const unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3745   const uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
3746   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
3747          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
3748          "representable value of its input integer type's size.");
3749
3750   // If we have a covered lookup table, unconditionally branch to the lookup table
3751   // BB. Otherwise, check if the condition value is within the case range. If it
3752   // is so, branch to the new BB. Otherwise branch to SI's default destination.
3753   const bool GeneratingCoveredLookupTable = MaxTableSize == TableSize;
3754   if (GeneratingCoveredLookupTable) {
3755     Builder.CreateBr(LookupBB);
3756   } else {
3757     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(TableIndex, ConstantInt::get(
3758                                          MinCaseVal->getType(), TableSize));
3759     Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
3760   }
3761
3762   // Populate the BB that does the lookups.
3763   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
3764   bool ReturnedEarly = false;
3765   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
3766     PHINode *PHI = PHIs[I];
3767
3768     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultLists[PHI],
3769                             DefaultResults[PHI], TD);
3770
3771     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
3772
3773     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
3774     // do that right here.
3775     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->use_begin()) &&
3776         *PHI->use_begin() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
3777       Builder.CreateRet(Result);
3778       ReturnedEarly = true;
3779       break;
3780     }
3781
3782     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
3783   }
3784
3785   if (!ReturnedEarly)
3786     Builder.CreateBr(CommonDest);
3787
3788   // Remove the switch.
3789   for (unsigned i = 0; i < SI->getNumSuccessors(); ++i) {
3790     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
3791
3792     // If we are not generating a covered lookup table, we will have a
3793     // conditional branch from SI's parent BB to SI's default destination if our
3794     // input value lies outside of our case range. Thus in that case leave the
3795     // default destination BB as a predecessor of SI's parent BB.
3796     if (Succ == SI->getDefaultDest() && !GeneratingCoveredLookupTable)
3797       continue;
3798     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
3799   }
3800   SI->eraseFromParent();
3801
3802   ++NumLookupTables;
3803   return true;
3804 }
3805
3806 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
3807   BasicBlock *BB = SI->getParent();
3808
3809   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
3810     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3811     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
3812     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3813       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
3814         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3815
3816     Value *Cond = SI->getCondition();
3817     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
3818       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
3819         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3820
3821     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
3822     // away into any preds.
3823     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3824     // Ignore dbg intrinsics.
3825     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3826       ++BBI;
3827     if (SI == &*BBI)
3828       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
3829         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3830   }
3831
3832   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
3833   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
3834     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3835
3836   // Remove unreachable cases.
3837   if (EliminateDeadSwitchCases(SI))
3838     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3839
3840   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
3841     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3842
3843   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, TTI, TD))
3844     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3845
3846   return false;
3847 }
3848
3849 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
3850   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
3851   bool Changed = false;
3852
3853   // Eliminate redundant destinations.
3854   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
3855   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
3856     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
3857     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest)) {
3858       Dest->removePredecessor(BB);
3859       IBI->removeDestination(i);
3860       --i; --e;
3861       Changed = true;
3862     }
3863   }
3864
3865   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
3866     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
3867     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
3868     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3869     return true;
3870   }
3871
3872   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
3873     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
3874     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
3875     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
3876     return true;
3877   }
3878
3879   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
3880     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
3881       return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3882   }
3883   return Changed;
3884 }
3885
3886 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder){
3887   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3888
3889   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
3890     return true;
3891
3892   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
3893   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime();
3894   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
3895       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
3896     return true;
3897
3898   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
3899   // against a constant, try to simplify the block.
3900   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
3901     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
3902       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
3903         ;
3904       if (I->isTerminator() &&
3905           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, TTI, TD))
3906         return true;
3907     }
3908
3909   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
3910   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
3911   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
3912   // for PHI nodes in common successor.
3913   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
3914     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3915   return false;
3916 }
3917
3918
3919 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
3920   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3921
3922   // Conditional branch
3923   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
3924     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
3925     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
3926     // switch.
3927     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
3928       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
3929         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3930
3931     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
3932     // Ignore dbg intrinsics.
3933     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
3934     // Ignore dbg intrinsics.
3935     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3936       ++I;
3937     if (&*I == BI) {
3938       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
3939         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3940     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())){
3941       ++I;
3942       // Ignore dbg intrinsics.
3943       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3944         ++I;
3945       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
3946         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3947     }
3948   }
3949
3950   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
3951   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, TD, Builder))
3952     return true;
3953
3954   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
3955   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
3956   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
3957   if (FoldBranchToCommonDest(BI))
3958     return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3959
3960   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
3961   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
3962   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
3963   // can hoist it up to the branching block.
3964   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor() != 0) {
3965     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
3966       if (HoistThenElseCodeToIf(BI))
3967         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3968     } else {
3969       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
3970       // execute Successor #0 if it branches to successor #1.
3971       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
3972       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
3973           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
3974         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0)))
3975           return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3976     }
3977   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor() != 0) {
3978     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
3979     // execute Successor #1 if it branches to successor #0.
3980     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
3981     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
3982         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
3983       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1)))
3984         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3985   }
3986
3987   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
3988   // through this block if any PHI node entries are constants.
3989   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
3990     if (PN->getParent() == BI->getParent())
3991       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, TD))
3992         return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
3993
3994   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
3995   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
3996     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
3997       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
3998         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI))
3999           return SimplifyCFG(BB, TTI, TD) | true;
4000
4001   return false;
4002 }
4003
4004 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
4005 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
4006   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
4007   if (!C)
4008     return false;
4009
4010   if (I->use_empty())
4011     return false;
4012
4013   if (C->isNullValue()) {
4014     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
4015     User *Use = *I->use_begin();
4016
4017     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
4018     // control flow (eg. calls)
4019     for (BasicBlock::iterator i = ++BasicBlock::iterator(I); &*i != Use; ++i)
4020       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
4021         return false;
4022
4023     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
4024     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
4025       if (GEP->getPointerOperand() == I)
4026         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
4027
4028     // Look through bitcasts.
4029     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
4030       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
4031
4032     // Load from null is undefined.
4033     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
4034       if (!LI->isVolatile())
4035         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
4036
4037     // Store to null is undefined.
4038     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
4039       if (!SI->isVolatile())
4040         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 && SI->getPointerOperand() == I;
4041   }
4042   return false;
4043 }
4044
4045 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
4046 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
4047 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
4048   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
4049        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
4050     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4051       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
4052         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
4053         IRBuilder<> Builder(T);
4054         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
4055           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
4056           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
4057           // destination from conditional branches.
4058           if (BI->isUnconditional())
4059             Builder.CreateUnreachable();
4060           else
4061             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1) :
4062                                                          BI->getSuccessor(0));
4063           BI->eraseFromParent();
4064           return true;
4065         }
4066         // TODO: SwitchInst.
4067       }
4068
4069   return false;
4070 }
4071
4072 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
4073   bool Changed = false;
4074
4075   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
4076   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
4077
4078   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
4079   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
4080   if ((pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
4081        BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
4082       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
4083     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
4084     DeleteDeadBlock(BB);
4085     return true;
4086   }
4087
4088   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
4089   // away...
4090   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
4091
4092   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
4093   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
4094
4095   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
4096   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
4097
4098   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
4099   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
4100   // if there are no PHI nodes.
4101   //
4102   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
4103     return true;
4104
4105   IRBuilder<> Builder(BB);
4106
4107   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
4108   // eliminate it, do so now.
4109   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
4110     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
4111       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TD);
4112
4113   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
4114   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
4115     if (BI->isUnconditional()) {
4116       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder)) return true;
4117     } else {
4118       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder)) return true;
4119     }
4120   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
4121     if (SimplifyReturn(RI, Builder)) return true;
4122   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
4123     if (SimplifyResume(RI, Builder)) return true;
4124   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
4125     if (SimplifySwitch(SI, Builder)) return true;
4126   } else if (UnreachableInst *UI =
4127                dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
4128     if (SimplifyUnreachable(UI)) return true;
4129   } else if (IndirectBrInst *IBI =
4130                dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4131     if (SimplifyIndirectBr(IBI)) return true;
4132   }
4133
4134   return Changed;
4135 }
4136
4137 /// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4138 /// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
4139 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
4140 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
4141 ///
4142 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
4143                        const DataLayout *TD) {
4144   return SimplifyCFGOpt(TTI, TD).run(BB);
4145 }