]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/JumpThreading.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r308421, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Scalar/JumpThreading.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
19 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfoImpl.h"
21 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
22 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
23 #include "llvm/Analysis/GlobalsModRef.h"
24 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
25 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
26 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
27 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
28 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
29 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
31 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
32 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
33 #include "llvm/IR/Metadata.h"
34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
35 #include "llvm/Pass.h"
36 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
37 #include "llvm/Support/Debug.h"
38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
39 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
40 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
44 #include <algorithm>
45 #include <memory>
46 using namespace llvm;
47 using namespace jumpthreading;
48
49 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
50
51 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
52 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
53 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
54
55 static cl::opt<unsigned>
56 BBDuplicateThreshold("jump-threading-threshold",
57           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
58           cl::init(6), cl::Hidden);
59
60 static cl::opt<unsigned>
61 ImplicationSearchThreshold(
62   "jump-threading-implication-search-threshold",
63   cl::desc("The number of predecessors to search for a stronger "
64            "condition to use to thread over a weaker condition"),
65   cl::init(3), cl::Hidden);
66
67 namespace {
68   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
69   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
70   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
71   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
72   /// duplicating the contents of this block.
73   ///
74   /// An example of when this can occur is code like this:
75   ///
76   ///   if () { ...
77   ///     X = 4;
78   ///   }
79   ///   if (X < 3) {
80   ///
81   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
82   /// revectored to the false side of the second if.
83   ///
84   class JumpThreading : public FunctionPass {
85     JumpThreadingPass Impl;
86
87   public:
88     static char ID; // Pass identification
89     JumpThreading(int T = -1) : FunctionPass(ID), Impl(T) {
90       initializeJumpThreadingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
91     }
92
93     bool runOnFunction(Function &F) override;
94
95     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
96       AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
97       AU.addRequired<LazyValueInfoWrapperPass>();
98       AU.addPreserved<LazyValueInfoWrapperPass>();
99       AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
100       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
101     }
102
103     void releaseMemory() override { Impl.releaseMemory(); }
104   };
105 }
106
107 char JumpThreading::ID = 0;
108 INITIALIZE_PASS_BEGIN(JumpThreading, "jump-threading",
109                 "Jump Threading", false, false)
110 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LazyValueInfoWrapperPass)
111 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
112 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
113 INITIALIZE_PASS_END(JumpThreading, "jump-threading",
114                 "Jump Threading", false, false)
115
116 // Public interface to the Jump Threading pass
117 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass(int Threshold) { return new JumpThreading(Threshold); }
118
119 JumpThreadingPass::JumpThreadingPass(int T) {
120   BBDupThreshold = (T == -1) ? BBDuplicateThreshold : unsigned(T);
121 }
122
123 /// runOnFunction - Top level algorithm.
124 ///
125 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
126   if (skipFunction(F))
127     return false;
128   auto TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
129   auto LVI = &getAnalysis<LazyValueInfoWrapperPass>().getLVI();
130   auto AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
131   std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI;
132   std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI;
133   bool HasProfileData = F.getEntryCount().hasValue();
134   if (HasProfileData) {
135     LoopInfo LI{DominatorTree(F)};
136     BPI.reset(new BranchProbabilityInfo(F, LI, TLI));
137     BFI.reset(new BlockFrequencyInfo(F, *BPI, LI));
138   }
139
140   return Impl.runImpl(F, TLI, LVI, AA, HasProfileData, std::move(BFI),
141                       std::move(BPI));
142 }
143
144 PreservedAnalyses JumpThreadingPass::run(Function &F,
145                                          FunctionAnalysisManager &AM) {
146
147   auto &TLI = AM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
148   auto &LVI = AM.getResult<LazyValueAnalysis>(F);
149   auto &AA = AM.getResult<AAManager>(F);
150
151   std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI;
152   std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI;
153   bool HasProfileData = F.getEntryCount().hasValue();
154   if (HasProfileData) {
155     LoopInfo LI{DominatorTree(F)};
156     BPI.reset(new BranchProbabilityInfo(F, LI, &TLI));
157     BFI.reset(new BlockFrequencyInfo(F, *BPI, LI));
158   }
159
160   bool Changed = runImpl(F, &TLI, &LVI, &AA, HasProfileData, std::move(BFI),
161                          std::move(BPI));
162
163   if (!Changed)
164     return PreservedAnalyses::all();
165   PreservedAnalyses PA;
166   PA.preserve<GlobalsAA>();
167   return PA;
168 }
169
170 bool JumpThreadingPass::runImpl(Function &F, TargetLibraryInfo *TLI_,
171                                 LazyValueInfo *LVI_, AliasAnalysis *AA_,
172                                 bool HasProfileData_,
173                                 std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI_,
174                                 std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI_) {
175
176   DEBUG(dbgs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
177   TLI = TLI_;
178   LVI = LVI_;
179   AA = AA_;
180   BFI.reset();
181   BPI.reset();
182   // When profile data is available, we need to update edge weights after
183   // successful jump threading, which requires both BPI and BFI being available.
184   HasProfileData = HasProfileData_;
185   auto *GuardDecl = F.getParent()->getFunction(
186       Intrinsic::getName(Intrinsic::experimental_guard));
187   HasGuards = GuardDecl && !GuardDecl->use_empty();
188   if (HasProfileData) {
189     BPI = std::move(BPI_);
190     BFI = std::move(BFI_);
191   }
192
193   // Remove unreachable blocks from function as they may result in infinite
194   // loop. We do threading if we found something profitable. Jump threading a
195   // branch can create other opportunities. If these opportunities form a cycle
196   // i.e. if any jump threading is undoing previous threading in the path, then
197   // we will loop forever. We take care of this issue by not jump threading for
198   // back edges. This works for normal cases but not for unreachable blocks as
199   // they may have cycle with no back edge.
200   bool EverChanged = false;
201   EverChanged |= removeUnreachableBlocks(F, LVI);
202
203   FindLoopHeaders(F);
204
205   bool Changed;
206   do {
207     Changed = false;
208     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
209       BasicBlock *BB = &*I;
210       // Thread all of the branches we can over this block.
211       while (ProcessBlock(BB))
212         Changed = true;
213
214       ++I;
215
216       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
217       // edges which simplifies the CFG.
218       if (pred_empty(BB) &&
219           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
220         DEBUG(dbgs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
221               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
222         LoopHeaders.erase(BB);
223         LVI->eraseBlock(BB);
224         DeleteDeadBlock(BB);
225         Changed = true;
226         continue;
227       }
228
229       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
230
231       // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
232       // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
233       // this dead.
234       // We should not eliminate the loop header either, because eliminating
235       // a loop header might later prevent LoopSimplify from transforming nested
236       // loops into simplified form.
237       if (BI && BI->isUnconditional() &&
238           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
239           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
240           BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator() && !LoopHeaders.count(BB)) {
241         // FIXME: It is always conservatively correct to drop the info
242         // for a block even if it doesn't get erased.  This isn't totally
243         // awesome, but it allows us to use AssertingVH to prevent nasty
244         // dangling pointer issues within LazyValueInfo.
245         LVI->eraseBlock(BB);
246         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
247           Changed = true;
248       }
249     }
250     EverChanged |= Changed;
251   } while (Changed);
252
253   LoopHeaders.clear();
254   return EverChanged;
255 }
256
257 // Replace uses of Cond with ToVal when safe to do so. If all uses are
258 // replaced, we can remove Cond. We cannot blindly replace all uses of Cond
259 // because we may incorrectly replace uses when guards/assumes are uses of
260 // of `Cond` and we used the guards/assume to reason about the `Cond` value
261 // at the end of block. RAUW unconditionally replaces all uses
262 // including the guards/assumes themselves and the uses before the
263 // guard/assume.
264 static void ReplaceFoldableUses(Instruction *Cond, Value *ToVal) {
265   assert(Cond->getType() == ToVal->getType());
266   auto *BB = Cond->getParent();
267   // We can unconditionally replace all uses in non-local blocks (i.e. uses
268   // strictly dominated by BB), since LVI information is true from the
269   // terminator of BB.
270   replaceNonLocalUsesWith(Cond, ToVal);
271   for (Instruction &I : reverse(*BB)) {
272     // Reached the Cond whose uses we are trying to replace, so there are no
273     // more uses.
274     if (&I == Cond)
275       break;
276     // We only replace uses in instructions that are guaranteed to reach the end
277     // of BB, where we know Cond is ToVal.
278     if (!isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&I))
279       break;
280     I.replaceUsesOfWith(Cond, ToVal);
281   }
282   if (Cond->use_empty() && !Cond->mayHaveSideEffects())
283     Cond->eraseFromParent();
284 }
285
286 /// Return the cost of duplicating a piece of this block from first non-phi
287 /// and before StopAt instruction to thread across it. Stop scanning the block
288 /// when exceeding the threshold. If duplication is impossible, returns ~0U.
289 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(BasicBlock *BB,
290                                              Instruction *StopAt,
291                                              unsigned Threshold) {
292   assert(StopAt->getParent() == BB && "Not an instruction from proper BB?");
293   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
294   BasicBlock::const_iterator I(BB->getFirstNonPHI());
295
296   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
297   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
298
299   unsigned Bonus = 0;
300   if (BB->getTerminator() == StopAt) {
301     // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
302     // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to
303     // happen.
304     if (isa<SwitchInst>(StopAt))
305       Bonus = 6;
306
307     // The same holds for indirect branches, but slightly more so.
308     if (isa<IndirectBrInst>(StopAt))
309       Bonus = 8;
310   }
311
312   // Bump the threshold up so the early exit from the loop doesn't skip the
313   // terminator-based Size adjustment at the end.
314   Threshold += Bonus;
315
316   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
317   // include the terminator because the copy won't include it.
318   unsigned Size = 0;
319   for (; &*I != StopAt; ++I) {
320
321     // Stop scanning the block if we've reached the threshold.
322     if (Size > Threshold)
323       return Size;
324
325     // Debugger intrinsics don't incur code size.
326     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
327
328     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
329     if (isa<BitCastInst>(I) && I->getType()->isPointerTy())
330       continue;
331
332     // Bail out if this instruction gives back a token type, it is not possible
333     // to duplicate it if it is used outside this BB.
334     if (I->getType()->isTokenTy() && I->isUsedOutsideOfBlock(BB))
335       return ~0U;
336
337     // All other instructions count for at least one unit.
338     ++Size;
339
340     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
341     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
342     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
343     // them as having cost 1.
344     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
345       if (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent())
346         // Blocks with NoDuplicate are modelled as having infinite cost, so they
347         // are never duplicated.
348         return ~0U;
349       else if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
350         Size += 3;
351       else if (!CI->getType()->isVectorTy())
352         Size += 1;
353     }
354   }
355
356   return Size > Bonus ? Size - Bonus : 0;
357 }
358
359 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
360 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
361 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
362 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
363 /// by finding targets of backedges in the CFG.
364 ///
365 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
366 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
367 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
368 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
369 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
370 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
371 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
372 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
373 ///
374 void JumpThreadingPass::FindLoopHeaders(Function &F) {
375   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
376   FindFunctionBackedges(F, Edges);
377
378   for (const auto &Edge : Edges)
379     LoopHeaders.insert(Edge.second);
380 }
381
382 /// getKnownConstant - Helper method to determine if we can thread over a
383 /// terminator with the given value as its condition, and if so what value to
384 /// use for that. What kind of value this is depends on whether we want an
385 /// integer or a block address, but an undef is always accepted.
386 /// Returns null if Val is null or not an appropriate constant.
387 static Constant *getKnownConstant(Value *Val, ConstantPreference Preference) {
388   if (!Val)
389     return nullptr;
390
391   // Undef is "known" enough.
392   if (UndefValue *U = dyn_cast<UndefValue>(Val))
393     return U;
394
395   if (Preference == WantBlockAddress)
396     return dyn_cast<BlockAddress>(Val->stripPointerCasts());
397
398   return dyn_cast<ConstantInt>(Val);
399 }
400
401 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
402 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt/BlockAddress or undef
403 /// in any of our predecessors.  If so, return the known list of value and pred
404 /// BB in the result vector.
405 ///
406 /// This returns true if there were any known values.
407 ///
408 bool JumpThreadingPass::ComputeValueKnownInPredecessors(
409     Value *V, BasicBlock *BB, PredValueInfo &Result,
410     ConstantPreference Preference, Instruction *CxtI) {
411   // This method walks up use-def chains recursively.  Because of this, we could
412   // get into an infinite loop going around loops in the use-def chain.  To
413   // prevent this, keep track of what (value, block) pairs we've already visited
414   // and terminate the search if we loop back to them
415   if (!RecursionSet.insert(std::make_pair(V, BB)).second)
416     return false;
417
418   // An RAII help to remove this pair from the recursion set once the recursion
419   // stack pops back out again.
420   RecursionSetRemover remover(RecursionSet, std::make_pair(V, BB));
421
422   // If V is a constant, then it is known in all predecessors.
423   if (Constant *KC = getKnownConstant(V, Preference)) {
424     for (BasicBlock *Pred : predecessors(BB))
425       Result.push_back(std::make_pair(KC, Pred));
426
427     return !Result.empty();
428   }
429
430   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
431   // then it can't be derived from a PHI.
432   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
433   if (!I || I->getParent() != BB) {
434
435     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
436     // of any of our predecessors.
437     //
438     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
439     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
440     /// predecessor based on its terminator.
441     //
442     // FIXME: change this to use the more-rich 'getPredicateOnEdge' method if
443     // "I" is a non-local compare-with-a-constant instruction.  This would be
444     // able to handle value inequalities better, for example if the compare is
445     // "X < 4" and "X < 3" is known true but "X < 4" itself is not available.
446     // Perhaps getConstantOnEdge should be smart enough to do this?
447
448     for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
449       // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
450       // predecessor, use that information to try to thread this block.
451       Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, P, BB, CxtI);
452       if (Constant *KC = getKnownConstant(PredCst, Preference))
453         Result.push_back(std::make_pair(KC, P));
454     }
455
456     return !Result.empty();
457   }
458
459   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
460   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
461     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
462       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
463       if (Constant *KC = getKnownConstant(InVal, Preference)) {
464         Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
465       } else {
466         Constant *CI = LVI->getConstantOnEdge(InVal,
467                                               PN->getIncomingBlock(i),
468                                               BB, CxtI);
469         if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference))
470           Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
471       }
472     }
473
474     return !Result.empty();
475   }
476
477   // Handle Cast instructions.  Only see through Cast when the source operand is
478   // PHI or Cmp and the source type is i1 to save the compilation time.
479   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
480     Value *Source = CI->getOperand(0);
481     if (!Source->getType()->isIntegerTy(1))
482       return false;
483     if (!isa<PHINode>(Source) && !isa<CmpInst>(Source))
484       return false;
485     ComputeValueKnownInPredecessors(Source, BB, Result, Preference, CxtI);
486     if (Result.empty())
487       return false;
488
489     // Convert the known values.
490     for (auto &R : Result)
491       R.first = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), R.first, CI->getType());
492
493     return true;
494   }
495
496   PredValueInfoTy LHSVals, RHSVals;
497
498   // Handle some boolean conditions.
499   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) {
500     assert(Preference == WantInteger && "One-bit non-integer type?");
501     // X | true -> true
502     // X & false -> false
503     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
504         I->getOpcode() == Instruction::And) {
505       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
506                                       WantInteger, CxtI);
507       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals,
508                                       WantInteger, CxtI);
509
510       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
511         return false;
512
513       ConstantInt *InterestingVal;
514       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
515         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
516       else
517         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
518
519       SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> LHSKnownBBs;
520
521       // Scan for the sentinel.  If we find an undef, force it to the
522       // interesting value: x|undef -> true and x&undef -> false.
523       for (const auto &LHSVal : LHSVals)
524         if (LHSVal.first == InterestingVal || isa<UndefValue>(LHSVal.first)) {
525           Result.emplace_back(InterestingVal, LHSVal.second);
526           LHSKnownBBs.insert(LHSVal.second);
527         }
528       for (const auto &RHSVal : RHSVals)
529         if (RHSVal.first == InterestingVal || isa<UndefValue>(RHSVal.first)) {
530           // If we already inferred a value for this block on the LHS, don't
531           // re-add it.
532           if (!LHSKnownBBs.count(RHSVal.second))
533             Result.emplace_back(InterestingVal, RHSVal.second);
534         }
535
536       return !Result.empty();
537     }
538
539     // Handle the NOT form of XOR.
540     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
541         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
542         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
543       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result,
544                                       WantInteger, CxtI);
545       if (Result.empty())
546         return false;
547
548       // Invert the known values.
549       for (auto &R : Result)
550         R.first = ConstantExpr::getNot(R.first);
551
552       return true;
553     }
554
555   // Try to simplify some other binary operator values.
556   } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
557     assert(Preference != WantBlockAddress
558             && "A binary operator creating a block address?");
559     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
560       PredValueInfoTy LHSVals;
561       ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, LHSVals,
562                                       WantInteger, CxtI);
563
564       // Try to use constant folding to simplify the binary operator.
565       for (const auto &LHSVal : LHSVals) {
566         Constant *V = LHSVal.first;
567         Constant *Folded = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(), V, CI);
568
569         if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
570           Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVal.second));
571       }
572     }
573
574     return !Result.empty();
575   }
576
577   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
578   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
579     assert(Preference == WantInteger && "Compares only produce integers");
580     Type *CmpType = Cmp->getType();
581     Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0);
582     Value *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
583     CmpInst::Predicate Pred = Cmp->getPredicate();
584
585     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CmpLHS);
586     if (PN && PN->getParent() == BB) {
587       const DataLayout &DL = PN->getModule()->getDataLayout();
588       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
589       // See if any do.
590       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
591         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
592         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
593         Value *RHS = CmpRHS->DoPHITranslation(BB, PredBB);
594
595         Value *Res = SimplifyCmpInst(Pred, LHS, RHS, {DL});
596         if (!Res) {
597           if (!isa<Constant>(RHS))
598             continue;
599
600           LazyValueInfo::Tristate
601             ResT = LVI->getPredicateOnEdge(Pred, LHS,
602                                            cast<Constant>(RHS), PredBB, BB,
603                                            CxtI ? CxtI : Cmp);
604           if (ResT == LazyValueInfo::Unknown)
605             continue;
606           Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(LHS->getContext()), ResT);
607         }
608
609         if (Constant *KC = getKnownConstant(Res, WantInteger))
610           Result.push_back(std::make_pair(KC, PredBB));
611       }
612
613       return !Result.empty();
614     }
615
616     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
617     // live-in value on any predecessors.
618     if (isa<Constant>(CmpRHS) && !CmpType->isVectorTy()) {
619       Constant *CmpConst = cast<Constant>(CmpRHS);
620
621       if (!isa<Instruction>(CmpLHS) ||
622           cast<Instruction>(CmpLHS)->getParent() != BB) {
623         for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
624           // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
625           // predecessor, use that information to try to thread this block.
626           LazyValueInfo::Tristate Res =
627             LVI->getPredicateOnEdge(Pred, CmpLHS,
628                                     CmpConst, P, BB, CxtI ? CxtI : Cmp);
629           if (Res == LazyValueInfo::Unknown)
630             continue;
631
632           Constant *ResC = ConstantInt::get(CmpType, Res);
633           Result.push_back(std::make_pair(ResC, P));
634         }
635
636         return !Result.empty();
637       }
638
639       // InstCombine can fold some forms of constant range checks into
640       // (icmp (add (x, C1)), C2). See if we have we have such a thing with
641       // x as a live-in.
642       {
643         using namespace PatternMatch;
644         Value *AddLHS;
645         ConstantInt *AddConst;
646         if (isa<ConstantInt>(CmpConst) &&
647             match(CmpLHS, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(AddConst)))) {
648           if (!isa<Instruction>(AddLHS) ||
649               cast<Instruction>(AddLHS)->getParent() != BB) {
650             for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
651               // If the value is known by LazyValueInfo to be a ConstantRange in
652               // a predecessor, use that information to try to thread this
653               // block.
654               ConstantRange CR = LVI->getConstantRangeOnEdge(
655                   AddLHS, P, BB, CxtI ? CxtI : cast<Instruction>(CmpLHS));
656               // Propagate the range through the addition.
657               CR = CR.add(AddConst->getValue());
658
659               // Get the range where the compare returns true.
660               ConstantRange CmpRange = ConstantRange::makeExactICmpRegion(
661                   Pred, cast<ConstantInt>(CmpConst)->getValue());
662
663               Constant *ResC;
664               if (CmpRange.contains(CR))
665                 ResC = ConstantInt::getTrue(CmpType);
666               else if (CmpRange.inverse().contains(CR))
667                 ResC = ConstantInt::getFalse(CmpType);
668               else
669                 continue;
670
671               Result.push_back(std::make_pair(ResC, P));
672             }
673
674             return !Result.empty();
675           }
676         }
677       }
678
679       // Try to find a constant value for the LHS of a comparison,
680       // and evaluate it statically if we can.
681       PredValueInfoTy LHSVals;
682       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
683                                       WantInteger, CxtI);
684
685       for (const auto &LHSVal : LHSVals) {
686         Constant *V = LHSVal.first;
687         Constant *Folded = ConstantExpr::getCompare(Pred, V, CmpConst);
688         if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
689           Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVal.second));
690       }
691
692       return !Result.empty();
693     }
694   }
695
696   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
697     // Handle select instructions where at least one operand is a known constant
698     // and we can figure out the condition value for any predecessor block.
699     Constant *TrueVal = getKnownConstant(SI->getTrueValue(), Preference);
700     Constant *FalseVal = getKnownConstant(SI->getFalseValue(), Preference);
701     PredValueInfoTy Conds;
702     if ((TrueVal || FalseVal) &&
703         ComputeValueKnownInPredecessors(SI->getCondition(), BB, Conds,
704                                         WantInteger, CxtI)) {
705       for (auto &C : Conds) {
706         Constant *Cond = C.first;
707
708         // Figure out what value to use for the condition.
709         bool KnownCond;
710         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Cond)) {
711           // A known boolean.
712           KnownCond = CI->isOne();
713         } else {
714           assert(isa<UndefValue>(Cond) && "Unexpected condition value");
715           // Either operand will do, so be sure to pick the one that's a known
716           // constant.
717           // FIXME: Do this more cleverly if both values are known constants?
718           KnownCond = (TrueVal != nullptr);
719         }
720
721         // See if the select has a known constant value for this predecessor.
722         if (Constant *Val = KnownCond ? TrueVal : FalseVal)
723           Result.push_back(std::make_pair(Val, C.second));
724       }
725
726       return !Result.empty();
727     }
728   }
729
730   // If all else fails, see if LVI can figure out a constant value for us.
731   Constant *CI = LVI->getConstant(V, BB, CxtI);
732   if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference)) {
733     for (BasicBlock *Pred : predecessors(BB))
734       Result.push_back(std::make_pair(KC, Pred));
735   }
736
737   return !Result.empty();
738 }
739
740
741
742 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
743 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
744 ///
745 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
746 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
747 ///
748 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
749   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
750   unsigned MinSucc = 0;
751   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
752   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
753   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
754   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
755     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
756     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
757     if (NumPreds < MinNumPreds) {
758       MinSucc = i;
759       MinNumPreds = NumPreds;
760     }
761   }
762
763   return MinSucc;
764 }
765
766 static bool hasAddressTakenAndUsed(BasicBlock *BB) {
767   if (!BB->hasAddressTaken()) return false;
768
769   // If the block has its address taken, it may be a tree of dead constants
770   // hanging off of it.  These shouldn't keep the block alive.
771   BlockAddress *BA = BlockAddress::get(BB);
772   BA->removeDeadConstantUsers();
773   return !BA->use_empty();
774 }
775
776 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
777 /// through to a successor, transform them now.
778 bool JumpThreadingPass::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
779   // If the block is trivially dead, just return and let the caller nuke it.
780   // This simplifies other transformations.
781   if (pred_empty(BB) &&
782       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
783     return false;
784
785   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
786   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
787   // because now the condition in this block can be threaded through
788   // predecessors of our predecessor block.
789   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
790     const TerminatorInst *TI = SinglePred->getTerminator();
791     if (!TI->isExceptional() && TI->getNumSuccessors() == 1 &&
792         SinglePred != BB && !hasAddressTakenAndUsed(BB)) {
793       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
794       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
795         LoopHeaders.insert(BB);
796
797       LVI->eraseBlock(SinglePred);
798       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
799
800       // Now that BB is merged into SinglePred (i.e. SinglePred Code followed by
801       // BB code within one basic block `BB`), we need to invalidate the LVI
802       // information associated with BB, because the LVI information need not be
803       // true for all of BB after the merge. For example,
804       // Before the merge, LVI info and code is as follows:
805       // SinglePred: <LVI info1 for %p val>
806       // %y = use of %p
807       // call @exit() // need not transfer execution to successor.
808       // assume(%p) // from this point on %p is true
809       // br label %BB
810       // BB: <LVI info2 for %p val, i.e. %p is true>
811       // %x = use of %p
812       // br label exit
813       //
814       // Note that this LVI info for blocks BB and SinglPred is correct for %p
815       // (info2 and info1 respectively). After the merge and the deletion of the
816       // LVI info1 for SinglePred. We have the following code:
817       // BB: <LVI info2 for %p val>
818       // %y = use of %p
819       // call @exit()
820       // assume(%p)
821       // %x = use of %p <-- LVI info2 is correct from here onwards.
822       // br label exit
823       // LVI info2 for BB is incorrect at the beginning of BB.
824
825       // Invalidate LVI information for BB if the LVI is not provably true for
826       // all of BB.
827       if (any_of(*BB, [](Instruction &I) {
828             return !isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&I);
829           }))
830         LVI->eraseBlock(BB);
831       return true;
832     }
833   }
834
835   if (TryToUnfoldSelectInCurrBB(BB))
836     return true;
837
838   // Look if we can propagate guards to predecessors.
839   if (HasGuards && ProcessGuards(BB))
840     return true;
841
842   // What kind of constant we're looking for.
843   ConstantPreference Preference = WantInteger;
844
845   // Look to see if the terminator is a conditional branch, switch or indirect
846   // branch, if not we can't thread it.
847   Value *Condition;
848   Instruction *Terminator = BB->getTerminator();
849   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Terminator)) {
850     // Can't thread an unconditional jump.
851     if (BI->isUnconditional()) return false;
852     Condition = BI->getCondition();
853   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(Terminator)) {
854     Condition = SI->getCondition();
855   } else if (IndirectBrInst *IB = dyn_cast<IndirectBrInst>(Terminator)) {
856     // Can't thread indirect branch with no successors.
857     if (IB->getNumSuccessors() == 0) return false;
858     Condition = IB->getAddress()->stripPointerCasts();
859     Preference = WantBlockAddress;
860   } else {
861     return false; // Must be an invoke.
862   }
863
864   // Run constant folding to see if we can reduce the condition to a simple
865   // constant.
866   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Condition)) {
867     Value *SimpleVal =
868         ConstantFoldInstruction(I, BB->getModule()->getDataLayout(), TLI);
869     if (SimpleVal) {
870       I->replaceAllUsesWith(SimpleVal);
871       if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
872         I->eraseFromParent();
873       Condition = SimpleVal;
874     }
875   }
876
877   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
878   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
879   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
880     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
881
882     // Fold the branch/switch.
883     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
884     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
885       if (i == BestSucc) continue;
886       BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB, true);
887     }
888
889     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
890           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
891     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
892     BBTerm->eraseFromParent();
893     return true;
894   }
895
896   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
897   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
898   // other blocks.
899   if (getKnownConstant(Condition, Preference)) {
900     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
901           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
902     ++NumFolds;
903     ConstantFoldTerminator(BB, true);
904     return true;
905   }
906
907   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
908
909   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
910   if (!CondInst) {
911     // FIXME: Unify this with code below.
912     if (ProcessThreadableEdges(Condition, BB, Preference, Terminator))
913       return true;
914     return false;
915   }
916
917   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
918     // If we're branching on a conditional, LVI might be able to determine
919     // it's value at the branch instruction.  We only handle comparisons
920     // against a constant at this time.
921     // TODO: This should be extended to handle switches as well.
922     BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
923     Constant *CondConst = dyn_cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
924     if (CondBr && CondConst) {
925       // We should have returned as soon as we turn a conditional branch to
926       // unconditional. Because its no longer interesting as far as jump
927       // threading is concerned.
928       assert(CondBr->isConditional() && "Threading on unconditional terminator");
929
930       LazyValueInfo::Tristate Ret =
931         LVI->getPredicateAt(CondCmp->getPredicate(), CondCmp->getOperand(0),
932                             CondConst, CondBr);
933       if (Ret != LazyValueInfo::Unknown) {
934         unsigned ToRemove = Ret == LazyValueInfo::True ? 1 : 0;
935         unsigned ToKeep = Ret == LazyValueInfo::True ? 0 : 1;
936         CondBr->getSuccessor(ToRemove)->removePredecessor(BB, true);
937         BranchInst::Create(CondBr->getSuccessor(ToKeep), CondBr);
938         CondBr->eraseFromParent();
939         if (CondCmp->use_empty())
940           CondCmp->eraseFromParent();
941         // We can safely replace *some* uses of the CondInst if it has
942         // exactly one value as returned by LVI. RAUW is incorrect in the
943         // presence of guards and assumes, that have the `Cond` as the use. This
944         // is because we use the guards/assume to reason about the `Cond` value
945         // at the end of block, but RAUW unconditionally replaces all uses
946         // including the guards/assumes themselves and the uses before the
947         // guard/assume.
948         else if (CondCmp->getParent() == BB) {
949           auto *CI = Ret == LazyValueInfo::True ?
950             ConstantInt::getTrue(CondCmp->getType()) :
951             ConstantInt::getFalse(CondCmp->getType());
952           ReplaceFoldableUses(CondCmp, CI);
953         }
954         return true;
955       }
956
957       // We did not manage to simplify this branch, try to see whether
958       // CondCmp depends on a known phi-select pattern.
959       if (TryToUnfoldSelect(CondCmp, BB))
960         return true;
961     }
962   }
963
964   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
965   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
966   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
967   // which can then be used to thread the values.
968   //
969   Value *SimplifyValue = CondInst;
970   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
971     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
972       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
973
974   // TODO: There are other places where load PRE would be profitable, such as
975   // more complex comparisons.
976   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
977     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
978       return true;
979
980   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
981   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
982   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
983   //
984   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB, Preference, Terminator))
985     return true;
986
987   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a phi node in the current
988   // block, see if we can simplify.
989   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
990     if (PN->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
991       return ProcessBranchOnPHI(PN);
992
993   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a XOR, see if we can simplify.
994   if (CondInst->getOpcode() == Instruction::Xor &&
995       CondInst->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
996     return ProcessBranchOnXOR(cast<BinaryOperator>(CondInst));
997
998   // Search for a stronger dominating condition that can be used to simplify a
999   // conditional branch leaving BB.
1000   if (ProcessImpliedCondition(BB))
1001     return true;
1002
1003   return false;
1004 }
1005
1006 bool JumpThreadingPass::ProcessImpliedCondition(BasicBlock *BB) {
1007   auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1008   if (!BI || !BI->isConditional())
1009     return false;
1010
1011   Value *Cond = BI->getCondition();
1012   BasicBlock *CurrentBB = BB;
1013   BasicBlock *CurrentPred = BB->getSinglePredecessor();
1014   unsigned Iter = 0;
1015
1016   auto &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1017
1018   while (CurrentPred && Iter++ < ImplicationSearchThreshold) {
1019     auto *PBI = dyn_cast<BranchInst>(CurrentPred->getTerminator());
1020     if (!PBI || !PBI->isConditional())
1021       return false;
1022     if (PBI->getSuccessor(0) != CurrentBB && PBI->getSuccessor(1) != CurrentBB)
1023       return false;
1024
1025     bool FalseDest = PBI->getSuccessor(1) == CurrentBB;
1026     Optional<bool> Implication =
1027       isImpliedCondition(PBI->getCondition(), Cond, DL, FalseDest);
1028     if (Implication) {
1029       BI->getSuccessor(*Implication ? 1 : 0)->removePredecessor(BB);
1030       BranchInst::Create(BI->getSuccessor(*Implication ? 0 : 1), BI);
1031       BI->eraseFromParent();
1032       return true;
1033     }
1034     CurrentBB = CurrentPred;
1035     CurrentPred = CurrentBB->getSinglePredecessor();
1036   }
1037
1038   return false;
1039 }
1040
1041 /// Return true if Op is an instruction defined in the given block.
1042 static bool isOpDefinedInBlock(Value *Op, BasicBlock *BB) {
1043   if (Instruction *OpInst = dyn_cast<Instruction>(Op))
1044     if (OpInst->getParent() == BB)
1045       return true;
1046   return false;
1047 }
1048
1049 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
1050 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
1051 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
1052 /// interlaced with other jump threading tasks.
1053 bool JumpThreadingPass::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
1054   // Don't hack volatile and ordered loads.
1055   if (!LI->isUnordered()) return false;
1056
1057   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
1058   // partially redundant.
1059   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
1060   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
1061     return false;
1062
1063   // If the load is defined in an EH pad, it can't be partially redundant,
1064   // because the edges between the invoke and the EH pad cannot have other
1065   // instructions between them.
1066   if (LoadBB->isEHPad())
1067     return false;
1068
1069   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
1070
1071   // If the loaded operand is defined in the LoadBB and its not a phi,
1072   // it can't be available in predecessors.
1073   if (isOpDefinedInBlock(LoadedPtr, LoadBB) && !isa<PHINode>(LoadedPtr))
1074     return false;
1075
1076   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
1077   // the entry to its block.
1078   BasicBlock::iterator BBIt(LI);
1079   bool IsLoadCSE;
1080   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(
1081           LI, LoadBB, BBIt, DefMaxInstsToScan, AA, &IsLoadCSE)) {
1082     // If the value of the load is locally available within the block, just use
1083     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
1084
1085     if (IsLoadCSE) {
1086       LoadInst *NLI = cast<LoadInst>(AvailableVal);
1087       combineMetadataForCSE(NLI, LI);
1088     };
1089
1090     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
1091     // only happen in dead loops.
1092     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
1093     if (AvailableVal->getType() != LI->getType())
1094       AvailableVal =
1095           CastInst::CreateBitOrPointerCast(AvailableVal, LI->getType(), "", LI);
1096     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
1097     LI->eraseFromParent();
1098     return true;
1099   }
1100
1101   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
1102   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
1103   // might clobber its value.
1104   if (BBIt != LoadBB->begin())
1105     return false;
1106
1107   // If all of the loads and stores that feed the value have the same AA tags,
1108   // then we can propagate them onto any newly inserted loads.
1109   AAMDNodes AATags;
1110   LI->getAAMetadata(AATags);
1111
1112   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
1113   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
1114   AvailablePredsTy AvailablePreds;
1115   BasicBlock *OneUnavailablePred = nullptr;
1116   SmallVector<LoadInst*, 8> CSELoads;
1117
1118   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
1119   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
1120   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(LoadBB)) {
1121     // If we already scanned this predecessor, skip it.
1122     if (!PredsScanned.insert(PredBB).second)
1123       continue;
1124
1125     BBIt = PredBB->end();
1126     unsigned NumScanedInst = 0;
1127     Value *PredAvailable = nullptr;
1128     // NOTE: We don't CSE load that is volatile or anything stronger than
1129     // unordered, that should have been checked when we entered the function.
1130     assert(LI->isUnordered() && "Attempting to CSE volatile or atomic loads");
1131     // If this is a load on a phi pointer, phi-translate it and search
1132     // for available load/store to the pointer in predecessors.
1133     Value *Ptr = LoadedPtr->DoPHITranslation(LoadBB, PredBB);
1134     PredAvailable = FindAvailablePtrLoadStore(
1135         Ptr, LI->getType(), LI->isAtomic(), PredBB, BBIt, DefMaxInstsToScan,
1136         AA, &IsLoadCSE, &NumScanedInst);
1137
1138     // If PredBB has a single predecessor, continue scanning through the
1139     // single precessor.
1140     BasicBlock *SinglePredBB = PredBB;
1141     while (!PredAvailable && SinglePredBB && BBIt == SinglePredBB->begin() &&
1142            NumScanedInst < DefMaxInstsToScan) {
1143       SinglePredBB = SinglePredBB->getSinglePredecessor();
1144       if (SinglePredBB) {
1145         BBIt = SinglePredBB->end();
1146         PredAvailable = FindAvailablePtrLoadStore(
1147             Ptr, LI->getType(), LI->isAtomic(), SinglePredBB, BBIt,
1148             (DefMaxInstsToScan - NumScanedInst), AA, &IsLoadCSE,
1149             &NumScanedInst);
1150       }
1151     }
1152
1153     if (!PredAvailable) {
1154       OneUnavailablePred = PredBB;
1155       continue;
1156     }
1157
1158     if (IsLoadCSE)
1159       CSELoads.push_back(cast<LoadInst>(PredAvailable));
1160
1161     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
1162     // can create a PHI node.
1163     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
1164   }
1165
1166   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
1167   // redundant.
1168   if (AvailablePreds.empty()) return false;
1169
1170   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
1171   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
1172   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
1173   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
1174   // code size.
1175   BasicBlock *UnavailablePred = nullptr;
1176
1177   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
1178   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
1179   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
1180   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
1181       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
1182     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
1183   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
1184     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
1185     // edge from the one.
1186     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
1187     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
1188
1189     for (const auto &AvailablePred : AvailablePreds)
1190       AvailablePredSet.insert(AvailablePred.first);
1191
1192     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
1193     for (BasicBlock *P : predecessors(LoadBB)) {
1194       // If the predecessor is an indirect goto, we can't split the edge.
1195       if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator()))
1196         return false;
1197
1198       if (!AvailablePredSet.count(P))
1199         PredsToSplit.push_back(P);
1200     }
1201
1202     // Split them out to their own block.
1203     UnavailablePred = SplitBlockPreds(LoadBB, PredsToSplit, "thread-pre-split");
1204   }
1205
1206   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
1207   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
1208   // it to the AvailablePreds list.
1209   if (UnavailablePred) {
1210     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
1211            "Can't handle critical edge here!");
1212     LoadInst *NewVal = new LoadInst(
1213         LoadedPtr->DoPHITranslation(LoadBB, UnavailablePred),
1214         LI->getName() + ".pr", false, LI->getAlignment(), LI->getOrdering(),
1215         LI->getSyncScopeID(), UnavailablePred->getTerminator());
1216     NewVal->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1217     if (AATags)
1218       NewVal->setAAMetadata(AATags);
1219
1220     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
1221   }
1222
1223   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
1224   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
1225   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
1226
1227   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
1228   pred_iterator PB = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
1229   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), std::distance(PB, PE), "",
1230                                 &LoadBB->front());
1231   PN->takeName(LI);
1232   PN->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1233
1234   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
1235   // have multiple entries here.
1236   for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1237     BasicBlock *P = *PI;
1238     AvailablePredsTy::iterator I =
1239       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
1240                        std::make_pair(P, (Value*)nullptr));
1241
1242     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == P &&
1243            "Didn't find entry for predecessor!");
1244
1245     // If we have an available predecessor but it requires casting, insert the
1246     // cast in the predecessor and use the cast. Note that we have to update the
1247     // AvailablePreds vector as we go so that all of the PHI entries for this
1248     // predecessor use the same bitcast.
1249     Value *&PredV = I->second;
1250     if (PredV->getType() != LI->getType())
1251       PredV = CastInst::CreateBitOrPointerCast(PredV, LI->getType(), "",
1252                                                P->getTerminator());
1253
1254     PN->addIncoming(PredV, I->first);
1255   }
1256
1257   for (LoadInst *PredLI : CSELoads) {
1258     combineMetadataForCSE(PredLI, LI);
1259   }
1260
1261   LI->replaceAllUsesWith(PN);
1262   LI->eraseFromParent();
1263
1264   return true;
1265 }
1266
1267 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
1268 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
1269 /// the list.
1270 static BasicBlock *
1271 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
1272                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
1273                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
1274   assert(!PredToDestList.empty());
1275
1276   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
1277   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
1278   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
1279   // them later if interesting.
1280   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
1281   for (const auto &PredToDest : PredToDestList)
1282     if (PredToDest.second)
1283       DestPopularity[PredToDest.second]++;
1284
1285   // Find the most popular dest.
1286   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
1287   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
1288   unsigned Popularity = DPI->second;
1289   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
1290
1291   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
1292     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
1293     // seen so far, ignore it.
1294     if (DPI->second < Popularity)
1295       ; // ignore.
1296     else if (DPI->second == Popularity) {
1297       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
1298       SamePopularity.push_back(DPI->first);
1299     } else {
1300       // If it is more popular, remember it.
1301       SamePopularity.clear();
1302       MostPopularDest = DPI->first;
1303       Popularity = DPI->second;
1304     }
1305   }
1306
1307   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than one
1308   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
1309   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
1310   // successor list.
1311   if (!SamePopularity.empty()) {
1312     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
1313     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1314     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
1315       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
1316
1317       if (!is_contained(SamePopularity, TI->getSuccessor(i)))
1318         continue;
1319
1320       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
1321       break;
1322     }
1323   }
1324
1325   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
1326   return MostPopularDest;
1327 }
1328
1329 bool JumpThreadingPass::ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB,
1330                                                ConstantPreference Preference,
1331                                                Instruction *CxtI) {
1332   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
1333   // thread the edge.
1334   if (LoopHeaders.count(BB))
1335     return false;
1336
1337   PredValueInfoTy PredValues;
1338   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(Cond, BB, PredValues, Preference, CxtI))
1339     return false;
1340
1341   assert(!PredValues.empty() &&
1342          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1343
1344   DEBUG(dbgs() << "IN BB: " << *BB;
1345         for (const auto &PredValue : PredValues) {
1346           dbgs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = "
1347             << *PredValue.first
1348             << " for pred '" << PredValue.second->getName() << "'.\n";
1349         });
1350
1351   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
1352   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
1353   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
1354   // as a null dest in the PredToDestList).
1355   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
1356   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
1357
1358   BasicBlock *OnlyDest = nullptr;
1359   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
1360   Constant *OnlyVal = nullptr;
1361   Constant *MultipleVal = (Constant *)(intptr_t)~0ULL;
1362
1363   unsigned PredWithKnownDest = 0;
1364   for (const auto &PredValue : PredValues) {
1365     BasicBlock *Pred = PredValue.second;
1366     if (!SeenPreds.insert(Pred).second)
1367       continue;  // Duplicate predecessor entry.
1368
1369     Constant *Val = PredValue.first;
1370
1371     BasicBlock *DestBB;
1372     if (isa<UndefValue>(Val))
1373       DestBB = nullptr;
1374     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1375       assert(isa<ConstantInt>(Val) && "Expecting a constant integer");
1376       DestBB = BI->getSuccessor(cast<ConstantInt>(Val)->isZero());
1377     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1378       assert(isa<ConstantInt>(Val) && "Expecting a constant integer");
1379       DestBB = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val))->getCaseSuccessor();
1380     } else {
1381       assert(isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())
1382               && "Unexpected terminator");
1383       assert(isa<BlockAddress>(Val) && "Expecting a constant blockaddress");
1384       DestBB = cast<BlockAddress>(Val)->getBasicBlock();
1385     }
1386
1387     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
1388     if (PredToDestList.empty()) {
1389       OnlyDest = DestBB;
1390       OnlyVal = Val;
1391     } else {
1392       if (OnlyDest != DestBB)
1393         OnlyDest = MultipleDestSentinel;
1394       // It possible we have same destination, but different value, e.g. default
1395       // case in switchinst.
1396       if (Val != OnlyVal)
1397         OnlyVal = MultipleVal;
1398     }
1399
1400     // We know where this predecessor is going.
1401     ++PredWithKnownDest;
1402
1403     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
1404     // destination.
1405     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
1406       continue;
1407
1408     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
1409   }
1410
1411   // If all edges were unthreadable, we fail.
1412   if (PredToDestList.empty())
1413     return false;
1414
1415   // If all the predecessors go to a single known successor, we want to fold,
1416   // not thread. By doing so, we do not need to duplicate the current block and
1417   // also miss potential opportunities in case we dont/cant duplicate.
1418   if (OnlyDest && OnlyDest != MultipleDestSentinel) {
1419     if (PredWithKnownDest ==
1420         (size_t)std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB))) {
1421       bool SeenFirstBranchToOnlyDest = false;
1422       for (BasicBlock *SuccBB : successors(BB)) {
1423         if (SuccBB == OnlyDest && !SeenFirstBranchToOnlyDest)
1424           SeenFirstBranchToOnlyDest = true; // Don't modify the first branch.
1425         else
1426           SuccBB->removePredecessor(BB, true); // This is unreachable successor.
1427       }
1428
1429       // Finally update the terminator.
1430       TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1431       BranchInst::Create(OnlyDest, Term);
1432       Term->eraseFromParent();
1433
1434       // If the condition is now dead due to the removal of the old terminator,
1435       // erase it.
1436       if (auto *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1437         if (CondInst->use_empty() && !CondInst->mayHaveSideEffects())
1438           CondInst->eraseFromParent();
1439         // We can safely replace *some* uses of the CondInst if it has
1440         // exactly one value as returned by LVI. RAUW is incorrect in the
1441         // presence of guards and assumes, that have the `Cond` as the use. This
1442         // is because we use the guards/assume to reason about the `Cond` value
1443         // at the end of block, but RAUW unconditionally replaces all uses
1444         // including the guards/assumes themselves and the uses before the
1445         // guard/assume.
1446         else if (OnlyVal && OnlyVal != MultipleVal &&
1447                  CondInst->getParent() == BB)
1448           ReplaceFoldableUses(CondInst, OnlyVal);
1449       }
1450       return true;
1451     }
1452   }
1453
1454   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1455   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1456   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1457   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1458   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1459
1460   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1461     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1462
1463   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1464   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1465   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1466   for (const auto &PredToDest : PredToDestList)
1467     if (PredToDest.second == MostPopularDest) {
1468       BasicBlock *Pred = PredToDest.first;
1469
1470       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1471       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1472       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1473       for (BasicBlock *Succ : successors(Pred))
1474         if (Succ == BB)
1475           PredsToFactor.push_back(Pred);
1476     }
1477
1478   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1479   // the destination that these predecessors should get to.
1480   if (!MostPopularDest)
1481     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1482                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1483
1484   // Ok, try to thread it!
1485   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1486 }
1487
1488 /// ProcessBranchOnPHI - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1489 /// a PHI node in the current block.  See if there are any simplifications we
1490 /// can do based on inputs to the phi node.
1491 ///
1492 bool JumpThreadingPass::ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN) {
1493   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1494
1495   // TODO: We could make use of this to do it once for blocks with common PHI
1496   // values.
1497   SmallVector<BasicBlock*, 1> PredBBs;
1498   PredBBs.resize(1);
1499
1500   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1501   // *duplicate* the conditional branch into that block in order to further
1502   // encourage jump threading and to eliminate cases where we have branch on a
1503   // phi of an icmp (branch on icmp is much better).
1504   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1505     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1506     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1507       if (PredBr->isUnconditional()) {
1508         PredBBs[0] = PredBB;
1509         // Try to duplicate BB into PredBB.
1510         if (DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBBs))
1511           return true;
1512       }
1513   }
1514
1515   return false;
1516 }
1517
1518 /// ProcessBranchOnXOR - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1519 /// a xor instruction in the current block.  See if there are any
1520 /// simplifications we can do based on inputs to the xor.
1521 ///
1522 bool JumpThreadingPass::ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO) {
1523   BasicBlock *BB = BO->getParent();
1524
1525   // If either the LHS or RHS of the xor is a constant, don't do this
1526   // optimization.
1527   if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(0)) ||
1528       isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1529     return false;
1530
1531   // If the first instruction in BB isn't a phi, we won't be able to infer
1532   // anything special about any particular predecessor.
1533   if (!isa<PHINode>(BB->front()))
1534     return false;
1535
1536   // If this BB is a landing pad, we won't be able to split the edge into it.
1537   if (BB->isEHPad())
1538     return false;
1539
1540   // If we have a xor as the branch input to this block, and we know that the
1541   // LHS or RHS of the xor in any predecessor is true/false, then we can clone
1542   // the condition into the predecessor and fix that value to true, saving some
1543   // logical ops on that path and encouraging other paths to simplify.
1544   //
1545   // This copies something like this:
1546   //
1547   //  BB:
1548   //    %X = phi i1 [1],  [%X']
1549   //    %Y = icmp eq i32 %A, %B
1550   //    %Z = xor i1 %X, %Y
1551   //    br i1 %Z, ...
1552   //
1553   // Into:
1554   //  BB':
1555   //    %Y = icmp ne i32 %A, %B
1556   //    br i1 %Y, ...
1557
1558   PredValueInfoTy XorOpValues;
1559   bool isLHS = true;
1560   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, XorOpValues,
1561                                        WantInteger, BO)) {
1562     assert(XorOpValues.empty());
1563     if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(1), BB, XorOpValues,
1564                                          WantInteger, BO))
1565       return false;
1566     isLHS = false;
1567   }
1568
1569   assert(!XorOpValues.empty() &&
1570          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1571
1572   // Scan the information to see which is most popular: true or false.  The
1573   // predecessors can be of the set true, false, or undef.
1574   unsigned NumTrue = 0, NumFalse = 0;
1575   for (const auto &XorOpValue : XorOpValues) {
1576     if (isa<UndefValue>(XorOpValue.first))
1577       // Ignore undefs for the count.
1578       continue;
1579     if (cast<ConstantInt>(XorOpValue.first)->isZero())
1580       ++NumFalse;
1581     else
1582       ++NumTrue;
1583   }
1584
1585   // Determine which value to split on, true, false, or undef if neither.
1586   ConstantInt *SplitVal = nullptr;
1587   if (NumTrue > NumFalse)
1588     SplitVal = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1589   else if (NumTrue != 0 || NumFalse != 0)
1590     SplitVal = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1591
1592   // Collect all of the blocks that this can be folded into so that we can
1593   // factor this once and clone it once.
1594   SmallVector<BasicBlock*, 8> BlocksToFoldInto;
1595   for (const auto &XorOpValue : XorOpValues) {
1596     if (XorOpValue.first != SplitVal && !isa<UndefValue>(XorOpValue.first))
1597       continue;
1598
1599     BlocksToFoldInto.push_back(XorOpValue.second);
1600   }
1601
1602   // If we inferred a value for all of the predecessors, then duplication won't
1603   // help us.  However, we can just replace the LHS or RHS with the constant.
1604   if (BlocksToFoldInto.size() ==
1605       cast<PHINode>(BB->front()).getNumIncomingValues()) {
1606     if (!SplitVal) {
1607       // If all preds provide undef, just nuke the xor, because it is undef too.
1608       BO->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BO->getType()));
1609       BO->eraseFromParent();
1610     } else if (SplitVal->isZero()) {
1611       // If all preds provide 0, replace the xor with the other input.
1612       BO->replaceAllUsesWith(BO->getOperand(isLHS));
1613       BO->eraseFromParent();
1614     } else {
1615       // If all preds provide 1, set the computed value to 1.
1616       BO->setOperand(!isLHS, SplitVal);
1617     }
1618
1619     return true;
1620   }
1621
1622   // Try to duplicate BB into PredBB.
1623   return DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, BlocksToFoldInto);
1624 }
1625
1626
1627 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1628 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1629 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1630 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1631                                             BasicBlock *OldPred,
1632                                             BasicBlock *NewPred,
1633                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1634   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1635        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1636     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1637     // DestBlock.
1638     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1639
1640     // Remap the value if necessary.
1641     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1642       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1643       if (I != ValueMap.end())
1644         IV = I->second;
1645     }
1646
1647     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1648   }
1649 }
1650
1651 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1652 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1653 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1654 bool JumpThreadingPass::ThreadEdge(BasicBlock *BB,
1655                                    const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs,
1656                                    BasicBlock *SuccBB) {
1657   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1658   if (SuccBB == BB) {
1659     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1660           << "' - would thread to self!\n");
1661     return false;
1662   }
1663
1664   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1665   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1666   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1667     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1668           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1669           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1670     return false;
1671   }
1672
1673   unsigned JumpThreadCost =
1674       getJumpThreadDuplicationCost(BB, BB->getTerminator(), BBDupThreshold);
1675   if (JumpThreadCost > BBDupThreshold) {
1676     DEBUG(dbgs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1677           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1678     return false;
1679   }
1680
1681   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors if needed.
1682   BasicBlock *PredBB;
1683   if (PredBBs.size() == 1)
1684     PredBB = PredBBs[0];
1685   else {
1686     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1687           << " common predecessors.\n");
1688     PredBB = SplitBlockPreds(BB, PredBBs, ".thr_comm");
1689   }
1690
1691   // And finally, do it!
1692   DEBUG(dbgs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1693         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1694         << ", across block:\n    "
1695         << *BB << "\n");
1696
1697   LVI->threadEdge(PredBB, BB, SuccBB);
1698
1699   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1700   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1701   // account for entry from PredBB.
1702   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1703
1704   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1705                                          BB->getName()+".thread",
1706                                          BB->getParent(), BB);
1707   NewBB->moveAfter(PredBB);
1708
1709   // Set the block frequency of NewBB.
1710   if (HasProfileData) {
1711     auto NewBBFreq =
1712         BFI->getBlockFreq(PredBB) * BPI->getEdgeProbability(PredBB, BB);
1713     BFI->setBlockFreq(NewBB, NewBBFreq.getFrequency());
1714   }
1715
1716   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1717   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1718     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1719
1720   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1721   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1722   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1723     Instruction *New = BI->clone();
1724     New->setName(BI->getName());
1725     NewBB->getInstList().push_back(New);
1726     ValueMapping[&*BI] = New;
1727
1728     // Remap operands to patch up intra-block references.
1729     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1730       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1731         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1732         if (I != ValueMapping.end())
1733           New->setOperand(i, I->second);
1734       }
1735   }
1736
1737   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1738   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1739   BranchInst *NewBI = BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1740   NewBI->setDebugLoc(BB->getTerminator()->getDebugLoc());
1741
1742   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1743   // PHI nodes for NewBB now.
1744   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1745
1746   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1747   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1748   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1749   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1750   SSAUpdater SSAUpdate;
1751   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1752   for (Instruction &I : *BB) {
1753     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1754     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1755     for (Use &U : I.uses()) {
1756       Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
1757       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1758         if (UserPN->getIncomingBlock(U) == BB)
1759           continue;
1760       } else if (User->getParent() == BB)
1761         continue;
1762
1763       UsesToRename.push_back(&U);
1764     }
1765
1766     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1767     if (UsesToRename.empty())
1768       continue;
1769
1770     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << I << "\n");
1771
1772     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1773     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1774     // with the two values we know.
1775     SSAUpdate.Initialize(I.getType(), I.getName());
1776     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, &I);
1777     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[&I]);
1778
1779     while (!UsesToRename.empty())
1780       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1781     DEBUG(dbgs() << "\n");
1782   }
1783
1784
1785   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1786   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1787   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1788   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1789   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1790     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1791       BB->removePredecessor(PredBB, true);
1792       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1793     }
1794
1795   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1796   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1797   // frequently happens because of phi translation.
1798   SimplifyInstructionsInBlock(NewBB, TLI);
1799
1800   // Update the edge weight from BB to SuccBB, which should be less than before.
1801   UpdateBlockFreqAndEdgeWeight(PredBB, BB, NewBB, SuccBB);
1802
1803   // Threaded an edge!
1804   ++NumThreads;
1805   return true;
1806 }
1807
1808 /// Create a new basic block that will be the predecessor of BB and successor of
1809 /// all blocks in Preds. When profile data is available, update the frequency of
1810 /// this new block.
1811 BasicBlock *JumpThreadingPass::SplitBlockPreds(BasicBlock *BB,
1812                                                ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
1813                                                const char *Suffix) {
1814   // Collect the frequencies of all predecessors of BB, which will be used to
1815   // update the edge weight on BB->SuccBB.
1816   BlockFrequency PredBBFreq(0);
1817   if (HasProfileData)
1818     for (auto Pred : Preds)
1819       PredBBFreq += BFI->getBlockFreq(Pred) * BPI->getEdgeProbability(Pred, BB);
1820
1821   BasicBlock *PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, Preds, Suffix);
1822
1823   // Set the block frequency of the newly created PredBB, which is the sum of
1824   // frequencies of Preds.
1825   if (HasProfileData)
1826     BFI->setBlockFreq(PredBB, PredBBFreq.getFrequency());
1827   return PredBB;
1828 }
1829
1830 bool JumpThreadingPass::doesBlockHaveProfileData(BasicBlock *BB) {
1831   const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1832   assert(TI->getNumSuccessors() > 1 && "not a split");
1833
1834   MDNode *WeightsNode = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1835   if (!WeightsNode)
1836     return false;
1837
1838   MDString *MDName = cast<MDString>(WeightsNode->getOperand(0));
1839   if (MDName->getString() != "branch_weights")
1840     return false;
1841
1842   // Ensure there are weights for all of the successors. Note that the first
1843   // operand to the metadata node is a name, not a weight.
1844   return WeightsNode->getNumOperands() == TI->getNumSuccessors() + 1;
1845 }
1846
1847 /// Update the block frequency of BB and branch weight and the metadata on the
1848 /// edge BB->SuccBB. This is done by scaling the weight of BB->SuccBB by 1 -
1849 /// Freq(PredBB->BB) / Freq(BB->SuccBB).
1850 void JumpThreadingPass::UpdateBlockFreqAndEdgeWeight(BasicBlock *PredBB,
1851                                                      BasicBlock *BB,
1852                                                      BasicBlock *NewBB,
1853                                                      BasicBlock *SuccBB) {
1854   if (!HasProfileData)
1855     return;
1856
1857   assert(BFI && BPI && "BFI & BPI should have been created here");
1858
1859   // As the edge from PredBB to BB is deleted, we have to update the block
1860   // frequency of BB.
1861   auto BBOrigFreq = BFI->getBlockFreq(BB);
1862   auto NewBBFreq = BFI->getBlockFreq(NewBB);
1863   auto BB2SuccBBFreq = BBOrigFreq * BPI->getEdgeProbability(BB, SuccBB);
1864   auto BBNewFreq = BBOrigFreq - NewBBFreq;
1865   BFI->setBlockFreq(BB, BBNewFreq.getFrequency());
1866
1867   // Collect updated outgoing edges' frequencies from BB and use them to update
1868   // edge probabilities.
1869   SmallVector<uint64_t, 4> BBSuccFreq;
1870   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
1871     auto SuccFreq = (Succ == SuccBB)
1872                         ? BB2SuccBBFreq - NewBBFreq
1873                         : BBOrigFreq * BPI->getEdgeProbability(BB, Succ);
1874     BBSuccFreq.push_back(SuccFreq.getFrequency());
1875   }
1876
1877   uint64_t MaxBBSuccFreq =
1878       *std::max_element(BBSuccFreq.begin(), BBSuccFreq.end());
1879
1880   SmallVector<BranchProbability, 4> BBSuccProbs;
1881   if (MaxBBSuccFreq == 0)
1882     BBSuccProbs.assign(BBSuccFreq.size(),
1883                        {1, static_cast<unsigned>(BBSuccFreq.size())});
1884   else {
1885     for (uint64_t Freq : BBSuccFreq)
1886       BBSuccProbs.push_back(
1887           BranchProbability::getBranchProbability(Freq, MaxBBSuccFreq));
1888     // Normalize edge probabilities so that they sum up to one.
1889     BranchProbability::normalizeProbabilities(BBSuccProbs.begin(),
1890                                               BBSuccProbs.end());
1891   }
1892
1893   // Update edge probabilities in BPI.
1894   for (int I = 0, E = BBSuccProbs.size(); I < E; I++)
1895     BPI->setEdgeProbability(BB, I, BBSuccProbs[I]);
1896
1897   // Update the profile metadata as well.
1898   //
1899   // Don't do this if the profile of the transformed blocks was statically
1900   // estimated.  (This could occur despite the function having an entry
1901   // frequency in completely cold parts of the CFG.)
1902   //
1903   // In this case we don't want to suggest to subsequent passes that the
1904   // calculated weights are fully consistent.  Consider this graph:
1905   //
1906   //                 check_1
1907   //             50% /  |
1908   //             eq_1   | 50%
1909   //                 \  |
1910   //                 check_2
1911   //             50% /  |
1912   //             eq_2   | 50%
1913   //                 \  |
1914   //                 check_3
1915   //             50% /  |
1916   //             eq_3   | 50%
1917   //                 \  |
1918   //
1919   // Assuming the blocks check_* all compare the same value against 1, 2 and 3,
1920   // the overall probabilities are inconsistent; the total probability that the
1921   // value is either 1, 2 or 3 is 150%.
1922   //
1923   // As a consequence if we thread eq_1 -> check_2 to check_3, check_2->check_3
1924   // becomes 0%.  This is even worse if the edge whose probability becomes 0% is
1925   // the loop exit edge.  Then based solely on static estimation we would assume
1926   // the loop was extremely hot.
1927   //
1928   // FIXME this locally as well so that BPI and BFI are consistent as well.  We
1929   // shouldn't make edges extremely likely or unlikely based solely on static
1930   // estimation.
1931   if (BBSuccProbs.size() >= 2 && doesBlockHaveProfileData(BB)) {
1932     SmallVector<uint32_t, 4> Weights;
1933     for (auto Prob : BBSuccProbs)
1934       Weights.push_back(Prob.getNumerator());
1935
1936     auto TI = BB->getTerminator();
1937     TI->setMetadata(
1938         LLVMContext::MD_prof,
1939         MDBuilder(TI->getParent()->getContext()).createBranchWeights(Weights));
1940   }
1941 }
1942
1943 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1944 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1945 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1946 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1947 /// a compare.
1948 bool JumpThreadingPass::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(
1949     BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs) {
1950   assert(!PredBBs.empty() && "Can't handle an empty set");
1951
1952   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1953   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1954   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1955   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1956     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1957           << "' into predecessor block '" << PredBBs[0]->getName()
1958           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1959     return false;
1960   }
1961
1962   unsigned DuplicationCost =
1963       getJumpThreadDuplicationCost(BB, BB->getTerminator(), BBDupThreshold);
1964   if (DuplicationCost > BBDupThreshold) {
1965     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1966           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1967     return false;
1968   }
1969
1970   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors if needed.
1971   BasicBlock *PredBB;
1972   if (PredBBs.size() == 1)
1973     PredBB = PredBBs[0];
1974   else {
1975     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1976           << " common predecessors.\n");
1977     PredBB = SplitBlockPreds(BB, PredBBs, ".thr_comm");
1978   }
1979
1980   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1981   // of PredBB.
1982   DEBUG(dbgs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1983         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1984         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1985
1986   // Unless PredBB ends with an unconditional branch, split the edge so that we
1987   // can just clone the bits from BB into the end of the new PredBB.
1988   BranchInst *OldPredBranch = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1989
1990   if (!OldPredBranch || !OldPredBranch->isUnconditional()) {
1991     PredBB = SplitEdge(PredBB, BB);
1992     OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1993   }
1994
1995   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1996   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1997   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1998
1999   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2000   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
2001     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2002   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
2003   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
2004   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
2005     Instruction *New = BI->clone();
2006
2007     // Remap operands to patch up intra-block references.
2008     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
2009       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
2010         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
2011         if (I != ValueMapping.end())
2012           New->setOperand(i, I->second);
2013       }
2014
2015     // If this instruction can be simplified after the operands are updated,
2016     // just use the simplified value instead.  This frequently happens due to
2017     // phi translation.
2018     if (Value *IV = SimplifyInstruction(
2019             New,
2020             {BB->getModule()->getDataLayout(), TLI, nullptr, nullptr, New})) {
2021       ValueMapping[&*BI] = IV;
2022       if (!New->mayHaveSideEffects()) {
2023         New->deleteValue();
2024         New = nullptr;
2025       }
2026     } else {
2027       ValueMapping[&*BI] = New;
2028     }
2029     if (New) {
2030       // Otherwise, insert the new instruction into the block.
2031       New->setName(BI->getName());
2032       PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch->getIterator(), New);
2033     }
2034   }
2035
2036   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
2037   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
2038   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2039   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
2040                                   ValueMapping);
2041   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
2042                                   ValueMapping);
2043
2044   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
2045   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
2046   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
2047   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
2048   SSAUpdater SSAUpdate;
2049   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
2050   for (Instruction &I : *BB) {
2051     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
2052     // block, and if so, record them in UsesToRename.
2053     for (Use &U : I.uses()) {
2054       Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
2055       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
2056         if (UserPN->getIncomingBlock(U) == BB)
2057           continue;
2058       } else if (User->getParent() == BB)
2059         continue;
2060
2061       UsesToRename.push_back(&U);
2062     }
2063
2064     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
2065     if (UsesToRename.empty())
2066       continue;
2067
2068     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << I << "\n");
2069
2070     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
2071     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
2072     // with the two values we know.
2073     SSAUpdate.Initialize(I.getType(), I.getName());
2074     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, &I);
2075     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[&I]);
2076
2077     while (!UsesToRename.empty())
2078       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
2079     DEBUG(dbgs() << "\n");
2080   }
2081
2082   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
2083   // that we nuked.
2084   BB->removePredecessor(PredBB, true);
2085
2086   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
2087   OldPredBranch->eraseFromParent();
2088
2089   ++NumDupes;
2090   return true;
2091 }
2092
2093 /// TryToUnfoldSelect - Look for blocks of the form
2094 /// bb1:
2095 ///   %a = select
2096 ///   br bb2
2097 ///
2098 /// bb2:
2099 ///   %p = phi [%a, %bb1] ...
2100 ///   %c = icmp %p
2101 ///   br i1 %c
2102 ///
2103 /// And expand the select into a branch structure if one of its arms allows %c
2104 /// to be folded. This later enables threading from bb1 over bb2.
2105 bool JumpThreadingPass::TryToUnfoldSelect(CmpInst *CondCmp, BasicBlock *BB) {
2106   BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2107   PHINode *CondLHS = dyn_cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0));
2108   Constant *CondRHS = cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
2109
2110   if (!CondBr || !CondBr->isConditional() || !CondLHS ||
2111       CondLHS->getParent() != BB)
2112     return false;
2113
2114   for (unsigned I = 0, E = CondLHS->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
2115     BasicBlock *Pred = CondLHS->getIncomingBlock(I);
2116     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CondLHS->getIncomingValue(I));
2117
2118     // Look if one of the incoming values is a select in the corresponding
2119     // predecessor.
2120     if (!SI || SI->getParent() != Pred || !SI->hasOneUse())
2121       continue;
2122
2123     BranchInst *PredTerm = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
2124     if (!PredTerm || !PredTerm->isUnconditional())
2125       continue;
2126
2127     // Now check if one of the select values would allow us to constant fold the
2128     // terminator in BB. We don't do the transform if both sides fold, those
2129     // cases will be threaded in any case.
2130     LazyValueInfo::Tristate LHSFolds =
2131         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), SI->getOperand(1),
2132                                 CondRHS, Pred, BB, CondCmp);
2133     LazyValueInfo::Tristate RHSFolds =
2134         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), SI->getOperand(2),
2135                                 CondRHS, Pred, BB, CondCmp);
2136     if ((LHSFolds != LazyValueInfo::Unknown ||
2137          RHSFolds != LazyValueInfo::Unknown) &&
2138         LHSFolds != RHSFolds) {
2139       // Expand the select.
2140       //
2141       // Pred --
2142       //  |    v
2143       //  |  NewBB
2144       //  |    |
2145       //  |-----
2146       //  v
2147       // BB
2148       BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "select.unfold",
2149                                              BB->getParent(), BB);
2150       // Move the unconditional branch to NewBB.
2151       PredTerm->removeFromParent();
2152       NewBB->getInstList().insert(NewBB->end(), PredTerm);
2153       // Create a conditional branch and update PHI nodes.
2154       BranchInst::Create(NewBB, BB, SI->getCondition(), Pred);
2155       CondLHS->setIncomingValue(I, SI->getFalseValue());
2156       CondLHS->addIncoming(SI->getTrueValue(), NewBB);
2157       // The select is now dead.
2158       SI->eraseFromParent();
2159
2160       // Update any other PHI nodes in BB.
2161       for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2162            PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
2163         if (Phi != CondLHS)
2164           Phi->addIncoming(Phi->getIncomingValueForBlock(Pred), NewBB);
2165       return true;
2166     }
2167   }
2168   return false;
2169 }
2170
2171 /// TryToUnfoldSelectInCurrBB - Look for PHI/Select or PHI/CMP/Select in the
2172 /// same BB in the form
2173 /// bb:
2174 ///   %p = phi [false, %bb1], [true, %bb2], [false, %bb3], [true, %bb4], ...
2175 ///   %s = select %p, trueval, falseval
2176 ///
2177 /// or
2178 ///
2179 /// bb:
2180 ///   %p = phi [0, %bb1], [1, %bb2], [0, %bb3], [1, %bb4], ...
2181 ///   %c = cmp %p, 0
2182 ///   %s = select %c, trueval, falseval
2183 //
2184 /// And expand the select into a branch structure. This later enables
2185 /// jump-threading over bb in this pass.
2186 ///
2187 /// Using the similar approach of SimplifyCFG::FoldCondBranchOnPHI(), unfold
2188 /// select if the associated PHI has at least one constant.  If the unfolded
2189 /// select is not jump-threaded, it will be folded again in the later
2190 /// optimizations.
2191 bool JumpThreadingPass::TryToUnfoldSelectInCurrBB(BasicBlock *BB) {
2192   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
2193   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
2194   if (LoopHeaders.count(BB))
2195     return false;
2196
2197   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2198        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI) {
2199     // Look for a Phi having at least one constant incoming value.
2200     if (llvm::all_of(PN->incoming_values(),
2201                      [](Value *V) { return !isa<ConstantInt>(V); }))
2202       continue;
2203
2204     auto isUnfoldCandidate = [BB](SelectInst *SI, Value *V) {
2205       // Check if SI is in BB and use V as condition.
2206       if (SI->getParent() != BB)
2207         return false;
2208       Value *Cond = SI->getCondition();
2209       return (Cond && Cond == V && Cond->getType()->isIntegerTy(1));
2210     };
2211
2212     SelectInst *SI = nullptr;
2213     for (Use &U : PN->uses()) {
2214       if (ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(U.getUser())) {
2215         // Look for a ICmp in BB that compares PN with a constant and is the
2216         // condition of a Select.
2217         if (Cmp->getParent() == BB && Cmp->hasOneUse() &&
2218             isa<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1 - U.getOperandNo())))
2219           if (SelectInst *SelectI = dyn_cast<SelectInst>(Cmp->user_back()))
2220             if (isUnfoldCandidate(SelectI, Cmp->use_begin()->get())) {
2221               SI = SelectI;
2222               break;
2223             }
2224       } else if (SelectInst *SelectI = dyn_cast<SelectInst>(U.getUser())) {
2225         // Look for a Select in BB that uses PN as condtion.
2226         if (isUnfoldCandidate(SelectI, U.get())) {
2227           SI = SelectI;
2228           break;
2229         }
2230       }
2231     }
2232
2233     if (!SI)
2234       continue;
2235     // Expand the select.
2236     TerminatorInst *Term =
2237         SplitBlockAndInsertIfThen(SI->getCondition(), SI, false);
2238     PHINode *NewPN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", SI);
2239     NewPN->addIncoming(SI->getTrueValue(), Term->getParent());
2240     NewPN->addIncoming(SI->getFalseValue(), BB);
2241     SI->replaceAllUsesWith(NewPN);
2242     SI->eraseFromParent();
2243     return true;
2244   }
2245   return false;
2246 }
2247
2248 /// Try to propagate a guard from the current BB into one of its predecessors
2249 /// in case if another branch of execution implies that the condition of this
2250 /// guard is always true. Currently we only process the simplest case that
2251 /// looks like:
2252 ///
2253 /// Start:
2254 ///   %cond = ...
2255 ///   br i1 %cond, label %T1, label %F1
2256 /// T1:
2257 ///   br label %Merge
2258 /// F1:
2259 ///   br label %Merge
2260 /// Merge:
2261 ///   %condGuard = ...
2262 ///   call void(i1, ...) @llvm.experimental.guard( i1 %condGuard )[ "deopt"() ]
2263 ///
2264 /// And cond either implies condGuard or !condGuard. In this case all the
2265 /// instructions before the guard can be duplicated in both branches, and the
2266 /// guard is then threaded to one of them.
2267 bool JumpThreadingPass::ProcessGuards(BasicBlock *BB) {
2268   using namespace PatternMatch;
2269   // We only want to deal with two predecessors.
2270   BasicBlock *Pred1, *Pred2;
2271   auto PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2272   if (PI == PE)
2273     return false;
2274   Pred1 = *PI++;
2275   if (PI == PE)
2276     return false;
2277   Pred2 = *PI++;
2278   if (PI != PE)
2279     return false;
2280   if (Pred1 == Pred2)
2281     return false;
2282
2283   // Try to thread one of the guards of the block.
2284   // TODO: Look up deeper than to immediate predecessor?
2285   auto *Parent = Pred1->getSinglePredecessor();
2286   if (!Parent || Parent != Pred2->getSinglePredecessor())
2287     return false;
2288
2289   if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(Parent->getTerminator()))
2290     for (auto &I : *BB)
2291       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::experimental_guard>()))
2292         if (ThreadGuard(BB, cast<IntrinsicInst>(&I), BI))
2293           return true;
2294
2295   return false;
2296 }
2297
2298 /// Try to propagate the guard from BB which is the lower block of a diamond
2299 /// to one of its branches, in case if diamond's condition implies guard's
2300 /// condition.
2301 bool JumpThreadingPass::ThreadGuard(BasicBlock *BB, IntrinsicInst *Guard,
2302                                     BranchInst *BI) {
2303   assert(BI->getNumSuccessors() == 2 && "Wrong number of successors?");
2304   assert(BI->isConditional() && "Unconditional branch has 2 successors?");
2305   Value *GuardCond = Guard->getArgOperand(0);
2306   Value *BranchCond = BI->getCondition();
2307   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2308   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
2309
2310   auto &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
2311   bool TrueDestIsSafe = false;
2312   bool FalseDestIsSafe = false;
2313
2314   // True dest is safe if BranchCond => GuardCond.
2315   auto Impl = isImpliedCondition(BranchCond, GuardCond, DL);
2316   if (Impl && *Impl)
2317     TrueDestIsSafe = true;
2318   else {
2319     // False dest is safe if !BranchCond => GuardCond.
2320     Impl =
2321         isImpliedCondition(BranchCond, GuardCond, DL, /* InvertAPred */ true);
2322     if (Impl && *Impl)
2323       FalseDestIsSafe = true;
2324   }
2325
2326   if (!TrueDestIsSafe && !FalseDestIsSafe)
2327     return false;
2328
2329   BasicBlock *UnguardedBlock = TrueDestIsSafe ? TrueDest : FalseDest;
2330   BasicBlock *GuardedBlock = FalseDestIsSafe ? TrueDest : FalseDest;
2331
2332   ValueToValueMapTy UnguardedMapping, GuardedMapping;
2333   Instruction *AfterGuard = Guard->getNextNode();
2334   unsigned Cost = getJumpThreadDuplicationCost(BB, AfterGuard, BBDupThreshold);
2335   if (Cost > BBDupThreshold)
2336     return false;
2337   // Duplicate all instructions before the guard and the guard itself to the
2338   // branch where implication is not proved.
2339   GuardedBlock = DuplicateInstructionsInSplitBetween(
2340       BB, GuardedBlock, AfterGuard, GuardedMapping);
2341   assert(GuardedBlock && "Could not create the guarded block?");
2342   // Duplicate all instructions before the guard in the unguarded branch.
2343   // Since we have successfully duplicated the guarded block and this block
2344   // has fewer instructions, we expect it to succeed.
2345   UnguardedBlock = DuplicateInstructionsInSplitBetween(BB, UnguardedBlock,
2346                                                        Guard, UnguardedMapping);
2347   assert(UnguardedBlock && "Could not create the unguarded block?");
2348   DEBUG(dbgs() << "Moved guard " << *Guard << " to block "
2349                << GuardedBlock->getName() << "\n");
2350
2351   // Some instructions before the guard may still have uses. For them, we need
2352   // to create Phi nodes merging their copies in both guarded and unguarded
2353   // branches. Those instructions that have no uses can be just removed.
2354   SmallVector<Instruction *, 4> ToRemove;
2355   for (auto BI = BB->begin(); &*BI != AfterGuard; ++BI)
2356     if (!isa<PHINode>(&*BI))
2357       ToRemove.push_back(&*BI);
2358
2359   Instruction *InsertionPoint = &*BB->getFirstInsertionPt();
2360   assert(InsertionPoint && "Empty block?");
2361   // Substitute with Phis & remove.
2362   for (auto *Inst : reverse(ToRemove)) {
2363     if (!Inst->use_empty()) {
2364       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Inst->getType(), 2);
2365       NewPN->addIncoming(UnguardedMapping[Inst], UnguardedBlock);
2366       NewPN->addIncoming(GuardedMapping[Inst], GuardedBlock);
2367       NewPN->insertBefore(InsertionPoint);
2368       Inst->replaceAllUsesWith(NewPN);
2369     }
2370     Inst->eraseFromParent();
2371   }
2372   return true;
2373 }