]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/JumpThreading.cpp
Upgrade our copies of clang, llvm, lldb and libc++ to r319231 from the
[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 static cl::opt<bool> PrintLVIAfterJumpThreading(
68     "print-lvi-after-jump-threading",
69     cl::desc("Print the LazyValueInfo cache after JumpThreading"), cl::init(false),
70     cl::Hidden);
71
72 namespace {
73   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
74   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
75   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
76   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
77   /// duplicating the contents of this block.
78   ///
79   /// An example of when this can occur is code like this:
80   ///
81   ///   if () { ...
82   ///     X = 4;
83   ///   }
84   ///   if (X < 3) {
85   ///
86   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
87   /// revectored to the false side of the second if.
88   ///
89   class JumpThreading : public FunctionPass {
90     JumpThreadingPass Impl;
91
92   public:
93     static char ID; // Pass identification
94     JumpThreading(int T = -1) : FunctionPass(ID), Impl(T) {
95       initializeJumpThreadingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
96     }
97
98     bool runOnFunction(Function &F) override;
99
100     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
101       if (PrintLVIAfterJumpThreading)
102         AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
103       AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
104       AU.addRequired<LazyValueInfoWrapperPass>();
105       AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
106       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
107     }
108
109     void releaseMemory() override { Impl.releaseMemory(); }
110   };
111 }
112
113 char JumpThreading::ID = 0;
114 INITIALIZE_PASS_BEGIN(JumpThreading, "jump-threading",
115                 "Jump Threading", false, false)
116 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LazyValueInfoWrapperPass)
117 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
118 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
119 INITIALIZE_PASS_END(JumpThreading, "jump-threading",
120                 "Jump Threading", false, false)
121
122 // Public interface to the Jump Threading pass
123 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass(int Threshold) { return new JumpThreading(Threshold); }
124
125 JumpThreadingPass::JumpThreadingPass(int T) {
126   BBDupThreshold = (T == -1) ? BBDuplicateThreshold : unsigned(T);
127 }
128
129 /// runOnFunction - Top level algorithm.
130 ///
131 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
132   if (skipFunction(F))
133     return false;
134   auto TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
135   auto LVI = &getAnalysis<LazyValueInfoWrapperPass>().getLVI();
136   auto AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
137   std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI;
138   std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI;
139   bool HasProfileData = F.getEntryCount().hasValue();
140   if (HasProfileData) {
141     LoopInfo LI{DominatorTree(F)};
142     BPI.reset(new BranchProbabilityInfo(F, LI, TLI));
143     BFI.reset(new BlockFrequencyInfo(F, *BPI, LI));
144   }
145
146   bool Changed = Impl.runImpl(F, TLI, LVI, AA, HasProfileData, std::move(BFI),
147                               std::move(BPI));
148   if (PrintLVIAfterJumpThreading) {
149     dbgs() << "LVI for function '" << F.getName() << "':\n";
150     LVI->printLVI(F, getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree(),
151                   dbgs());
152   }
153   return Changed;
154 }
155
156 PreservedAnalyses JumpThreadingPass::run(Function &F,
157                                          FunctionAnalysisManager &AM) {
158
159   auto &TLI = AM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
160   auto &LVI = AM.getResult<LazyValueAnalysis>(F);
161   auto &AA = AM.getResult<AAManager>(F);
162
163   std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI;
164   std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI;
165   bool HasProfileData = F.getEntryCount().hasValue();
166   if (HasProfileData) {
167     LoopInfo LI{DominatorTree(F)};
168     BPI.reset(new BranchProbabilityInfo(F, LI, &TLI));
169     BFI.reset(new BlockFrequencyInfo(F, *BPI, LI));
170   }
171
172   bool Changed = runImpl(F, &TLI, &LVI, &AA, HasProfileData, std::move(BFI),
173                          std::move(BPI));
174
175   if (!Changed)
176     return PreservedAnalyses::all();
177   PreservedAnalyses PA;
178   PA.preserve<GlobalsAA>();
179   return PA;
180 }
181
182 bool JumpThreadingPass::runImpl(Function &F, TargetLibraryInfo *TLI_,
183                                 LazyValueInfo *LVI_, AliasAnalysis *AA_,
184                                 bool HasProfileData_,
185                                 std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI_,
186                                 std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI_) {
187
188   DEBUG(dbgs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
189   TLI = TLI_;
190   LVI = LVI_;
191   AA = AA_;
192   BFI.reset();
193   BPI.reset();
194   // When profile data is available, we need to update edge weights after
195   // successful jump threading, which requires both BPI and BFI being available.
196   HasProfileData = HasProfileData_;
197   auto *GuardDecl = F.getParent()->getFunction(
198       Intrinsic::getName(Intrinsic::experimental_guard));
199   HasGuards = GuardDecl && !GuardDecl->use_empty();
200   if (HasProfileData) {
201     BPI = std::move(BPI_);
202     BFI = std::move(BFI_);
203   }
204
205   // Remove unreachable blocks from function as they may result in infinite
206   // loop. We do threading if we found something profitable. Jump threading a
207   // branch can create other opportunities. If these opportunities form a cycle
208   // i.e. if any jump threading is undoing previous threading in the path, then
209   // we will loop forever. We take care of this issue by not jump threading for
210   // back edges. This works for normal cases but not for unreachable blocks as
211   // they may have cycle with no back edge.
212   bool EverChanged = false;
213   EverChanged |= removeUnreachableBlocks(F, LVI);
214
215   FindLoopHeaders(F);
216
217   bool Changed;
218   do {
219     Changed = false;
220     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
221       BasicBlock *BB = &*I;
222       // Thread all of the branches we can over this block.
223       while (ProcessBlock(BB))
224         Changed = true;
225
226       ++I;
227
228       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
229       // edges which simplifies the CFG.
230       if (pred_empty(BB) &&
231           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
232         DEBUG(dbgs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
233               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
234         LoopHeaders.erase(BB);
235         LVI->eraseBlock(BB);
236         DeleteDeadBlock(BB);
237         Changed = true;
238         continue;
239       }
240
241       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
242
243       // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
244       // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
245       // this dead.
246       // We should not eliminate the loop header or latch either, because
247       // eliminating a loop header or latch might later prevent LoopSimplify
248       // from transforming nested loops into simplified form. We will rely on
249       // later passes in backend to clean up empty blocks.
250       if (BI && BI->isUnconditional() &&
251           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
252           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
253           BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator() && !LoopHeaders.count(BB) &&
254           !LoopHeaders.count(BI->getSuccessor(0))) {
255         // FIXME: It is always conservatively correct to drop the info
256         // for a block even if it doesn't get erased.  This isn't totally
257         // awesome, but it allows us to use AssertingVH to prevent nasty
258         // dangling pointer issues within LazyValueInfo.
259         LVI->eraseBlock(BB);
260         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
261           Changed = true;
262       }
263     }
264     EverChanged |= Changed;
265   } while (Changed);
266
267   LoopHeaders.clear();
268   return EverChanged;
269 }
270
271 // Replace uses of Cond with ToVal when safe to do so. If all uses are
272 // replaced, we can remove Cond. We cannot blindly replace all uses of Cond
273 // because we may incorrectly replace uses when guards/assumes are uses of
274 // of `Cond` and we used the guards/assume to reason about the `Cond` value
275 // at the end of block. RAUW unconditionally replaces all uses
276 // including the guards/assumes themselves and the uses before the
277 // guard/assume.
278 static void ReplaceFoldableUses(Instruction *Cond, Value *ToVal) {
279   assert(Cond->getType() == ToVal->getType());
280   auto *BB = Cond->getParent();
281   // We can unconditionally replace all uses in non-local blocks (i.e. uses
282   // strictly dominated by BB), since LVI information is true from the
283   // terminator of BB.
284   replaceNonLocalUsesWith(Cond, ToVal);
285   for (Instruction &I : reverse(*BB)) {
286     // Reached the Cond whose uses we are trying to replace, so there are no
287     // more uses.
288     if (&I == Cond)
289       break;
290     // We only replace uses in instructions that are guaranteed to reach the end
291     // of BB, where we know Cond is ToVal.
292     if (!isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&I))
293       break;
294     I.replaceUsesOfWith(Cond, ToVal);
295   }
296   if (Cond->use_empty() && !Cond->mayHaveSideEffects())
297     Cond->eraseFromParent();
298 }
299
300 /// Return the cost of duplicating a piece of this block from first non-phi
301 /// and before StopAt instruction to thread across it. Stop scanning the block
302 /// when exceeding the threshold. If duplication is impossible, returns ~0U.
303 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(BasicBlock *BB,
304                                              Instruction *StopAt,
305                                              unsigned Threshold) {
306   assert(StopAt->getParent() == BB && "Not an instruction from proper BB?");
307   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
308   BasicBlock::const_iterator I(BB->getFirstNonPHI());
309
310   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
311   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
312
313   unsigned Bonus = 0;
314   if (BB->getTerminator() == StopAt) {
315     // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
316     // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to
317     // happen.
318     if (isa<SwitchInst>(StopAt))
319       Bonus = 6;
320
321     // The same holds for indirect branches, but slightly more so.
322     if (isa<IndirectBrInst>(StopAt))
323       Bonus = 8;
324   }
325
326   // Bump the threshold up so the early exit from the loop doesn't skip the
327   // terminator-based Size adjustment at the end.
328   Threshold += Bonus;
329
330   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
331   // include the terminator because the copy won't include it.
332   unsigned Size = 0;
333   for (; &*I != StopAt; ++I) {
334
335     // Stop scanning the block if we've reached the threshold.
336     if (Size > Threshold)
337       return Size;
338
339     // Debugger intrinsics don't incur code size.
340     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
341
342     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
343     if (isa<BitCastInst>(I) && I->getType()->isPointerTy())
344       continue;
345
346     // Bail out if this instruction gives back a token type, it is not possible
347     // to duplicate it if it is used outside this BB.
348     if (I->getType()->isTokenTy() && I->isUsedOutsideOfBlock(BB))
349       return ~0U;
350
351     // All other instructions count for at least one unit.
352     ++Size;
353
354     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
355     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
356     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
357     // them as having cost 1.
358     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
359       if (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent())
360         // Blocks with NoDuplicate are modelled as having infinite cost, so they
361         // are never duplicated.
362         return ~0U;
363       else if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
364         Size += 3;
365       else if (!CI->getType()->isVectorTy())
366         Size += 1;
367     }
368   }
369
370   return Size > Bonus ? Size - Bonus : 0;
371 }
372
373 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
374 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
375 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
376 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
377 /// by finding targets of backedges in the CFG.
378 ///
379 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
380 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
381 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
382 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
383 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
384 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
385 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
386 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
387 ///
388 void JumpThreadingPass::FindLoopHeaders(Function &F) {
389   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
390   FindFunctionBackedges(F, Edges);
391
392   for (const auto &Edge : Edges)
393     LoopHeaders.insert(Edge.second);
394 }
395
396 /// getKnownConstant - Helper method to determine if we can thread over a
397 /// terminator with the given value as its condition, and if so what value to
398 /// use for that. What kind of value this is depends on whether we want an
399 /// integer or a block address, but an undef is always accepted.
400 /// Returns null if Val is null or not an appropriate constant.
401 static Constant *getKnownConstant(Value *Val, ConstantPreference Preference) {
402   if (!Val)
403     return nullptr;
404
405   // Undef is "known" enough.
406   if (UndefValue *U = dyn_cast<UndefValue>(Val))
407     return U;
408
409   if (Preference == WantBlockAddress)
410     return dyn_cast<BlockAddress>(Val->stripPointerCasts());
411
412   return dyn_cast<ConstantInt>(Val);
413 }
414
415 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
416 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt/BlockAddress or undef
417 /// in any of our predecessors.  If so, return the known list of value and pred
418 /// BB in the result vector.
419 ///
420 /// This returns true if there were any known values.
421 ///
422 bool JumpThreadingPass::ComputeValueKnownInPredecessors(
423     Value *V, BasicBlock *BB, PredValueInfo &Result,
424     ConstantPreference Preference, Instruction *CxtI) {
425   // This method walks up use-def chains recursively.  Because of this, we could
426   // get into an infinite loop going around loops in the use-def chain.  To
427   // prevent this, keep track of what (value, block) pairs we've already visited
428   // and terminate the search if we loop back to them
429   if (!RecursionSet.insert(std::make_pair(V, BB)).second)
430     return false;
431
432   // An RAII help to remove this pair from the recursion set once the recursion
433   // stack pops back out again.
434   RecursionSetRemover remover(RecursionSet, std::make_pair(V, BB));
435
436   // If V is a constant, then it is known in all predecessors.
437   if (Constant *KC = getKnownConstant(V, Preference)) {
438     for (BasicBlock *Pred : predecessors(BB))
439       Result.push_back(std::make_pair(KC, Pred));
440
441     return !Result.empty();
442   }
443
444   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
445   // then it can't be derived from a PHI.
446   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
447   if (!I || I->getParent() != BB) {
448
449     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
450     // of any of our predecessors.
451     //
452     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
453     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
454     /// predecessor based on its terminator.
455     //
456     // FIXME: change this to use the more-rich 'getPredicateOnEdge' method if
457     // "I" is a non-local compare-with-a-constant instruction.  This would be
458     // able to handle value inequalities better, for example if the compare is
459     // "X < 4" and "X < 3" is known true but "X < 4" itself is not available.
460     // Perhaps getConstantOnEdge should be smart enough to do this?
461
462     for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
463       // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
464       // predecessor, use that information to try to thread this block.
465       Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, P, BB, CxtI);
466       if (Constant *KC = getKnownConstant(PredCst, Preference))
467         Result.push_back(std::make_pair(KC, P));
468     }
469
470     return !Result.empty();
471   }
472
473   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
474   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
475     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
476       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
477       if (Constant *KC = getKnownConstant(InVal, Preference)) {
478         Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
479       } else {
480         Constant *CI = LVI->getConstantOnEdge(InVal,
481                                               PN->getIncomingBlock(i),
482                                               BB, CxtI);
483         if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference))
484           Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
485       }
486     }
487
488     return !Result.empty();
489   }
490
491   // Handle Cast instructions.  Only see through Cast when the source operand is
492   // PHI or Cmp and the source type is i1 to save the compilation time.
493   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
494     Value *Source = CI->getOperand(0);
495     if (!Source->getType()->isIntegerTy(1))
496       return false;
497     if (!isa<PHINode>(Source) && !isa<CmpInst>(Source))
498       return false;
499     ComputeValueKnownInPredecessors(Source, BB, Result, Preference, CxtI);
500     if (Result.empty())
501       return false;
502
503     // Convert the known values.
504     for (auto &R : Result)
505       R.first = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), R.first, CI->getType());
506
507     return true;
508   }
509
510   PredValueInfoTy LHSVals, RHSVals;
511
512   // Handle some boolean conditions.
513   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) {
514     assert(Preference == WantInteger && "One-bit non-integer type?");
515     // X | true -> true
516     // X & false -> false
517     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
518         I->getOpcode() == Instruction::And) {
519       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
520                                       WantInteger, CxtI);
521       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals,
522                                       WantInteger, CxtI);
523
524       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
525         return false;
526
527       ConstantInt *InterestingVal;
528       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
529         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
530       else
531         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
532
533       SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> LHSKnownBBs;
534
535       // Scan for the sentinel.  If we find an undef, force it to the
536       // interesting value: x|undef -> true and x&undef -> false.
537       for (const auto &LHSVal : LHSVals)
538         if (LHSVal.first == InterestingVal || isa<UndefValue>(LHSVal.first)) {
539           Result.emplace_back(InterestingVal, LHSVal.second);
540           LHSKnownBBs.insert(LHSVal.second);
541         }
542       for (const auto &RHSVal : RHSVals)
543         if (RHSVal.first == InterestingVal || isa<UndefValue>(RHSVal.first)) {
544           // If we already inferred a value for this block on the LHS, don't
545           // re-add it.
546           if (!LHSKnownBBs.count(RHSVal.second))
547             Result.emplace_back(InterestingVal, RHSVal.second);
548         }
549
550       return !Result.empty();
551     }
552
553     // Handle the NOT form of XOR.
554     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
555         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
556         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
557       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result,
558                                       WantInteger, CxtI);
559       if (Result.empty())
560         return false;
561
562       // Invert the known values.
563       for (auto &R : Result)
564         R.first = ConstantExpr::getNot(R.first);
565
566       return true;
567     }
568
569   // Try to simplify some other binary operator values.
570   } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
571     assert(Preference != WantBlockAddress
572             && "A binary operator creating a block address?");
573     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
574       PredValueInfoTy LHSVals;
575       ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, LHSVals,
576                                       WantInteger, CxtI);
577
578       // Try to use constant folding to simplify the binary operator.
579       for (const auto &LHSVal : LHSVals) {
580         Constant *V = LHSVal.first;
581         Constant *Folded = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(), V, CI);
582
583         if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
584           Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVal.second));
585       }
586     }
587
588     return !Result.empty();
589   }
590
591   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
592   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
593     assert(Preference == WantInteger && "Compares only produce integers");
594     Type *CmpType = Cmp->getType();
595     Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0);
596     Value *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
597     CmpInst::Predicate Pred = Cmp->getPredicate();
598
599     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CmpLHS);
600     if (PN && PN->getParent() == BB) {
601       const DataLayout &DL = PN->getModule()->getDataLayout();
602       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
603       // See if any do.
604       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
605         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
606         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
607         Value *RHS = CmpRHS->DoPHITranslation(BB, PredBB);
608
609         Value *Res = SimplifyCmpInst(Pred, LHS, RHS, {DL});
610         if (!Res) {
611           if (!isa<Constant>(RHS))
612             continue;
613
614           LazyValueInfo::Tristate
615             ResT = LVI->getPredicateOnEdge(Pred, LHS,
616                                            cast<Constant>(RHS), PredBB, BB,
617                                            CxtI ? CxtI : Cmp);
618           if (ResT == LazyValueInfo::Unknown)
619             continue;
620           Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(LHS->getContext()), ResT);
621         }
622
623         if (Constant *KC = getKnownConstant(Res, WantInteger))
624           Result.push_back(std::make_pair(KC, PredBB));
625       }
626
627       return !Result.empty();
628     }
629
630     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
631     // live-in value on any predecessors.
632     if (isa<Constant>(CmpRHS) && !CmpType->isVectorTy()) {
633       Constant *CmpConst = cast<Constant>(CmpRHS);
634
635       if (!isa<Instruction>(CmpLHS) ||
636           cast<Instruction>(CmpLHS)->getParent() != BB) {
637         for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
638           // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
639           // predecessor, use that information to try to thread this block.
640           LazyValueInfo::Tristate Res =
641             LVI->getPredicateOnEdge(Pred, CmpLHS,
642                                     CmpConst, P, BB, CxtI ? CxtI : Cmp);
643           if (Res == LazyValueInfo::Unknown)
644             continue;
645
646           Constant *ResC = ConstantInt::get(CmpType, Res);
647           Result.push_back(std::make_pair(ResC, P));
648         }
649
650         return !Result.empty();
651       }
652
653       // InstCombine can fold some forms of constant range checks into
654       // (icmp (add (x, C1)), C2). See if we have we have such a thing with
655       // x as a live-in.
656       {
657         using namespace PatternMatch;
658         Value *AddLHS;
659         ConstantInt *AddConst;
660         if (isa<ConstantInt>(CmpConst) &&
661             match(CmpLHS, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(AddConst)))) {
662           if (!isa<Instruction>(AddLHS) ||
663               cast<Instruction>(AddLHS)->getParent() != BB) {
664             for (BasicBlock *P : predecessors(BB)) {
665               // If the value is known by LazyValueInfo to be a ConstantRange in
666               // a predecessor, use that information to try to thread this
667               // block.
668               ConstantRange CR = LVI->getConstantRangeOnEdge(
669                   AddLHS, P, BB, CxtI ? CxtI : cast<Instruction>(CmpLHS));
670               // Propagate the range through the addition.
671               CR = CR.add(AddConst->getValue());
672
673               // Get the range where the compare returns true.
674               ConstantRange CmpRange = ConstantRange::makeExactICmpRegion(
675                   Pred, cast<ConstantInt>(CmpConst)->getValue());
676
677               Constant *ResC;
678               if (CmpRange.contains(CR))
679                 ResC = ConstantInt::getTrue(CmpType);
680               else if (CmpRange.inverse().contains(CR))
681                 ResC = ConstantInt::getFalse(CmpType);
682               else
683                 continue;
684
685               Result.push_back(std::make_pair(ResC, P));
686             }
687
688             return !Result.empty();
689           }
690         }
691       }
692
693       // Try to find a constant value for the LHS of a comparison,
694       // and evaluate it statically if we can.
695       PredValueInfoTy LHSVals;
696       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
697                                       WantInteger, CxtI);
698
699       for (const auto &LHSVal : LHSVals) {
700         Constant *V = LHSVal.first;
701         Constant *Folded = ConstantExpr::getCompare(Pred, V, CmpConst);
702         if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
703           Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVal.second));
704       }
705
706       return !Result.empty();
707     }
708   }
709
710   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
711     // Handle select instructions where at least one operand is a known constant
712     // and we can figure out the condition value for any predecessor block.
713     Constant *TrueVal = getKnownConstant(SI->getTrueValue(), Preference);
714     Constant *FalseVal = getKnownConstant(SI->getFalseValue(), Preference);
715     PredValueInfoTy Conds;
716     if ((TrueVal || FalseVal) &&
717         ComputeValueKnownInPredecessors(SI->getCondition(), BB, Conds,
718                                         WantInteger, CxtI)) {
719       for (auto &C : Conds) {
720         Constant *Cond = C.first;
721
722         // Figure out what value to use for the condition.
723         bool KnownCond;
724         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Cond)) {
725           // A known boolean.
726           KnownCond = CI->isOne();
727         } else {
728           assert(isa<UndefValue>(Cond) && "Unexpected condition value");
729           // Either operand will do, so be sure to pick the one that's a known
730           // constant.
731           // FIXME: Do this more cleverly if both values are known constants?
732           KnownCond = (TrueVal != nullptr);
733         }
734
735         // See if the select has a known constant value for this predecessor.
736         if (Constant *Val = KnownCond ? TrueVal : FalseVal)
737           Result.push_back(std::make_pair(Val, C.second));
738       }
739
740       return !Result.empty();
741     }
742   }
743
744   // If all else fails, see if LVI can figure out a constant value for us.
745   Constant *CI = LVI->getConstant(V, BB, CxtI);
746   if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference)) {
747     for (BasicBlock *Pred : predecessors(BB))
748       Result.push_back(std::make_pair(KC, Pred));
749   }
750
751   return !Result.empty();
752 }
753
754
755
756 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
757 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
758 ///
759 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
760 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
761 ///
762 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
763   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
764   unsigned MinSucc = 0;
765   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
766   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
767   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
768   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
769     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
770     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
771     if (NumPreds < MinNumPreds) {
772       MinSucc = i;
773       MinNumPreds = NumPreds;
774     }
775   }
776
777   return MinSucc;
778 }
779
780 static bool hasAddressTakenAndUsed(BasicBlock *BB) {
781   if (!BB->hasAddressTaken()) return false;
782
783   // If the block has its address taken, it may be a tree of dead constants
784   // hanging off of it.  These shouldn't keep the block alive.
785   BlockAddress *BA = BlockAddress::get(BB);
786   BA->removeDeadConstantUsers();
787   return !BA->use_empty();
788 }
789
790 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
791 /// through to a successor, transform them now.
792 bool JumpThreadingPass::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
793   // If the block is trivially dead, just return and let the caller nuke it.
794   // This simplifies other transformations.
795   if (pred_empty(BB) &&
796       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
797     return false;
798
799   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
800   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
801   // because now the condition in this block can be threaded through
802   // predecessors of our predecessor block.
803   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
804     const TerminatorInst *TI = SinglePred->getTerminator();
805     if (!TI->isExceptional() && TI->getNumSuccessors() == 1 &&
806         SinglePred != BB && !hasAddressTakenAndUsed(BB)) {
807       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
808       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
809         LoopHeaders.insert(BB);
810
811       LVI->eraseBlock(SinglePred);
812       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
813
814       // Now that BB is merged into SinglePred (i.e. SinglePred Code followed by
815       // BB code within one basic block `BB`), we need to invalidate the LVI
816       // information associated with BB, because the LVI information need not be
817       // true for all of BB after the merge. For example,
818       // Before the merge, LVI info and code is as follows:
819       // SinglePred: <LVI info1 for %p val>
820       // %y = use of %p
821       // call @exit() // need not transfer execution to successor.
822       // assume(%p) // from this point on %p is true
823       // br label %BB
824       // BB: <LVI info2 for %p val, i.e. %p is true>
825       // %x = use of %p
826       // br label exit
827       //
828       // Note that this LVI info for blocks BB and SinglPred is correct for %p
829       // (info2 and info1 respectively). After the merge and the deletion of the
830       // LVI info1 for SinglePred. We have the following code:
831       // BB: <LVI info2 for %p val>
832       // %y = use of %p
833       // call @exit()
834       // assume(%p)
835       // %x = use of %p <-- LVI info2 is correct from here onwards.
836       // br label exit
837       // LVI info2 for BB is incorrect at the beginning of BB.
838
839       // Invalidate LVI information for BB if the LVI is not provably true for
840       // all of BB.
841       if (any_of(*BB, [](Instruction &I) {
842             return !isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&I);
843           }))
844         LVI->eraseBlock(BB);
845       return true;
846     }
847   }
848
849   if (TryToUnfoldSelectInCurrBB(BB))
850     return true;
851
852   // Look if we can propagate guards to predecessors.
853   if (HasGuards && ProcessGuards(BB))
854     return true;
855
856   // What kind of constant we're looking for.
857   ConstantPreference Preference = WantInteger;
858
859   // Look to see if the terminator is a conditional branch, switch or indirect
860   // branch, if not we can't thread it.
861   Value *Condition;
862   Instruction *Terminator = BB->getTerminator();
863   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Terminator)) {
864     // Can't thread an unconditional jump.
865     if (BI->isUnconditional()) return false;
866     Condition = BI->getCondition();
867   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(Terminator)) {
868     Condition = SI->getCondition();
869   } else if (IndirectBrInst *IB = dyn_cast<IndirectBrInst>(Terminator)) {
870     // Can't thread indirect branch with no successors.
871     if (IB->getNumSuccessors() == 0) return false;
872     Condition = IB->getAddress()->stripPointerCasts();
873     Preference = WantBlockAddress;
874   } else {
875     return false; // Must be an invoke.
876   }
877
878   // Run constant folding to see if we can reduce the condition to a simple
879   // constant.
880   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Condition)) {
881     Value *SimpleVal =
882         ConstantFoldInstruction(I, BB->getModule()->getDataLayout(), TLI);
883     if (SimpleVal) {
884       I->replaceAllUsesWith(SimpleVal);
885       if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
886         I->eraseFromParent();
887       Condition = SimpleVal;
888     }
889   }
890
891   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
892   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
893   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
894     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
895
896     // Fold the branch/switch.
897     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
898     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
899       if (i == BestSucc) continue;
900       BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB, true);
901     }
902
903     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
904           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
905     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
906     BBTerm->eraseFromParent();
907     return true;
908   }
909
910   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
911   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
912   // other blocks.
913   if (getKnownConstant(Condition, Preference)) {
914     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
915           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
916     ++NumFolds;
917     ConstantFoldTerminator(BB, true);
918     return true;
919   }
920
921   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
922
923   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
924   if (!CondInst) {
925     // FIXME: Unify this with code below.
926     if (ProcessThreadableEdges(Condition, BB, Preference, Terminator))
927       return true;
928     return false;
929   }
930
931   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
932     // If we're branching on a conditional, LVI might be able to determine
933     // it's value at the branch instruction.  We only handle comparisons
934     // against a constant at this time.
935     // TODO: This should be extended to handle switches as well.
936     BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
937     Constant *CondConst = dyn_cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
938     if (CondBr && CondConst) {
939       // We should have returned as soon as we turn a conditional branch to
940       // unconditional. Because its no longer interesting as far as jump
941       // threading is concerned.
942       assert(CondBr->isConditional() && "Threading on unconditional terminator");
943
944       LazyValueInfo::Tristate Ret =
945         LVI->getPredicateAt(CondCmp->getPredicate(), CondCmp->getOperand(0),
946                             CondConst, CondBr);
947       if (Ret != LazyValueInfo::Unknown) {
948         unsigned ToRemove = Ret == LazyValueInfo::True ? 1 : 0;
949         unsigned ToKeep = Ret == LazyValueInfo::True ? 0 : 1;
950         CondBr->getSuccessor(ToRemove)->removePredecessor(BB, true);
951         BranchInst::Create(CondBr->getSuccessor(ToKeep), CondBr);
952         CondBr->eraseFromParent();
953         if (CondCmp->use_empty())
954           CondCmp->eraseFromParent();
955         // We can safely replace *some* uses of the CondInst if it has
956         // exactly one value as returned by LVI. RAUW is incorrect in the
957         // presence of guards and assumes, that have the `Cond` as the use. This
958         // is because we use the guards/assume to reason about the `Cond` value
959         // at the end of block, but RAUW unconditionally replaces all uses
960         // including the guards/assumes themselves and the uses before the
961         // guard/assume.
962         else if (CondCmp->getParent() == BB) {
963           auto *CI = Ret == LazyValueInfo::True ?
964             ConstantInt::getTrue(CondCmp->getType()) :
965             ConstantInt::getFalse(CondCmp->getType());
966           ReplaceFoldableUses(CondCmp, CI);
967         }
968         return true;
969       }
970
971       // We did not manage to simplify this branch, try to see whether
972       // CondCmp depends on a known phi-select pattern.
973       if (TryToUnfoldSelect(CondCmp, BB))
974         return true;
975     }
976   }
977
978   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
979   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
980   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
981   // which can then be used to thread the values.
982   //
983   Value *SimplifyValue = CondInst;
984   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
985     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
986       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
987
988   // TODO: There are other places where load PRE would be profitable, such as
989   // more complex comparisons.
990   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
991     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
992       return true;
993
994   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
995   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
996   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
997   //
998   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB, Preference, Terminator))
999     return true;
1000
1001   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a phi node in the current
1002   // block, see if we can simplify.
1003   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
1004     if (PN->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
1005       return ProcessBranchOnPHI(PN);
1006
1007   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a XOR, see if we can simplify.
1008   if (CondInst->getOpcode() == Instruction::Xor &&
1009       CondInst->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
1010     return ProcessBranchOnXOR(cast<BinaryOperator>(CondInst));
1011
1012   // Search for a stronger dominating condition that can be used to simplify a
1013   // conditional branch leaving BB.
1014   if (ProcessImpliedCondition(BB))
1015     return true;
1016
1017   return false;
1018 }
1019
1020 bool JumpThreadingPass::ProcessImpliedCondition(BasicBlock *BB) {
1021   auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1022   if (!BI || !BI->isConditional())
1023     return false;
1024
1025   Value *Cond = BI->getCondition();
1026   BasicBlock *CurrentBB = BB;
1027   BasicBlock *CurrentPred = BB->getSinglePredecessor();
1028   unsigned Iter = 0;
1029
1030   auto &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1031
1032   while (CurrentPred && Iter++ < ImplicationSearchThreshold) {
1033     auto *PBI = dyn_cast<BranchInst>(CurrentPred->getTerminator());
1034     if (!PBI || !PBI->isConditional())
1035       return false;
1036     if (PBI->getSuccessor(0) != CurrentBB && PBI->getSuccessor(1) != CurrentBB)
1037       return false;
1038
1039     bool FalseDest = PBI->getSuccessor(1) == CurrentBB;
1040     Optional<bool> Implication =
1041       isImpliedCondition(PBI->getCondition(), Cond, DL, FalseDest);
1042     if (Implication) {
1043       BI->getSuccessor(*Implication ? 1 : 0)->removePredecessor(BB);
1044       BranchInst::Create(BI->getSuccessor(*Implication ? 0 : 1), BI);
1045       BI->eraseFromParent();
1046       return true;
1047     }
1048     CurrentBB = CurrentPred;
1049     CurrentPred = CurrentBB->getSinglePredecessor();
1050   }
1051
1052   return false;
1053 }
1054
1055 /// Return true if Op is an instruction defined in the given block.
1056 static bool isOpDefinedInBlock(Value *Op, BasicBlock *BB) {
1057   if (Instruction *OpInst = dyn_cast<Instruction>(Op))
1058     if (OpInst->getParent() == BB)
1059       return true;
1060   return false;
1061 }
1062
1063 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
1064 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
1065 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
1066 /// interlaced with other jump threading tasks.
1067 bool JumpThreadingPass::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
1068   // Don't hack volatile and ordered loads.
1069   if (!LI->isUnordered()) return false;
1070
1071   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
1072   // partially redundant.
1073   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
1074   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
1075     return false;
1076
1077   // If the load is defined in an EH pad, it can't be partially redundant,
1078   // because the edges between the invoke and the EH pad cannot have other
1079   // instructions between them.
1080   if (LoadBB->isEHPad())
1081     return false;
1082
1083   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
1084
1085   // If the loaded operand is defined in the LoadBB and its not a phi,
1086   // it can't be available in predecessors.
1087   if (isOpDefinedInBlock(LoadedPtr, LoadBB) && !isa<PHINode>(LoadedPtr))
1088     return false;
1089
1090   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
1091   // the entry to its block.
1092   BasicBlock::iterator BBIt(LI);
1093   bool IsLoadCSE;
1094   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(
1095           LI, LoadBB, BBIt, DefMaxInstsToScan, AA, &IsLoadCSE)) {
1096     // If the value of the load is locally available within the block, just use
1097     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
1098
1099     if (IsLoadCSE) {
1100       LoadInst *NLI = cast<LoadInst>(AvailableVal);
1101       combineMetadataForCSE(NLI, LI);
1102     };
1103
1104     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
1105     // only happen in dead loops.
1106     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
1107     if (AvailableVal->getType() != LI->getType())
1108       AvailableVal =
1109           CastInst::CreateBitOrPointerCast(AvailableVal, LI->getType(), "", LI);
1110     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
1111     LI->eraseFromParent();
1112     return true;
1113   }
1114
1115   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
1116   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
1117   // might clobber its value.
1118   if (BBIt != LoadBB->begin())
1119     return false;
1120
1121   // If all of the loads and stores that feed the value have the same AA tags,
1122   // then we can propagate them onto any newly inserted loads.
1123   AAMDNodes AATags;
1124   LI->getAAMetadata(AATags);
1125
1126   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
1127   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
1128   AvailablePredsTy AvailablePreds;
1129   BasicBlock *OneUnavailablePred = nullptr;
1130   SmallVector<LoadInst*, 8> CSELoads;
1131
1132   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
1133   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
1134   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(LoadBB)) {
1135     // If we already scanned this predecessor, skip it.
1136     if (!PredsScanned.insert(PredBB).second)
1137       continue;
1138
1139     BBIt = PredBB->end();
1140     unsigned NumScanedInst = 0;
1141     Value *PredAvailable = nullptr;
1142     // NOTE: We don't CSE load that is volatile or anything stronger than
1143     // unordered, that should have been checked when we entered the function.
1144     assert(LI->isUnordered() && "Attempting to CSE volatile or atomic loads");
1145     // If this is a load on a phi pointer, phi-translate it and search
1146     // for available load/store to the pointer in predecessors.
1147     Value *Ptr = LoadedPtr->DoPHITranslation(LoadBB, PredBB);
1148     PredAvailable = FindAvailablePtrLoadStore(
1149         Ptr, LI->getType(), LI->isAtomic(), PredBB, BBIt, DefMaxInstsToScan,
1150         AA, &IsLoadCSE, &NumScanedInst);
1151
1152     // If PredBB has a single predecessor, continue scanning through the
1153     // single precessor.
1154     BasicBlock *SinglePredBB = PredBB;
1155     while (!PredAvailable && SinglePredBB && BBIt == SinglePredBB->begin() &&
1156            NumScanedInst < DefMaxInstsToScan) {
1157       SinglePredBB = SinglePredBB->getSinglePredecessor();
1158       if (SinglePredBB) {
1159         BBIt = SinglePredBB->end();
1160         PredAvailable = FindAvailablePtrLoadStore(
1161             Ptr, LI->getType(), LI->isAtomic(), SinglePredBB, BBIt,
1162             (DefMaxInstsToScan - NumScanedInst), AA, &IsLoadCSE,
1163             &NumScanedInst);
1164       }
1165     }
1166
1167     if (!PredAvailable) {
1168       OneUnavailablePred = PredBB;
1169       continue;
1170     }
1171
1172     if (IsLoadCSE)
1173       CSELoads.push_back(cast<LoadInst>(PredAvailable));
1174
1175     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
1176     // can create a PHI node.
1177     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
1178   }
1179
1180   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
1181   // redundant.
1182   if (AvailablePreds.empty()) return false;
1183
1184   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
1185   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
1186   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
1187   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
1188   // code size.
1189   BasicBlock *UnavailablePred = nullptr;
1190
1191   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
1192   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
1193   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
1194   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
1195       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
1196     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
1197   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
1198     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
1199     // edge from the one.
1200     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
1201     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
1202
1203     for (const auto &AvailablePred : AvailablePreds)
1204       AvailablePredSet.insert(AvailablePred.first);
1205
1206     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
1207     for (BasicBlock *P : predecessors(LoadBB)) {
1208       // If the predecessor is an indirect goto, we can't split the edge.
1209       if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator()))
1210         return false;
1211
1212       if (!AvailablePredSet.count(P))
1213         PredsToSplit.push_back(P);
1214     }
1215
1216     // Split them out to their own block.
1217     UnavailablePred = SplitBlockPreds(LoadBB, PredsToSplit, "thread-pre-split");
1218   }
1219
1220   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
1221   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
1222   // it to the AvailablePreds list.
1223   if (UnavailablePred) {
1224     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
1225            "Can't handle critical edge here!");
1226     LoadInst *NewVal = new LoadInst(
1227         LoadedPtr->DoPHITranslation(LoadBB, UnavailablePred),
1228         LI->getName() + ".pr", false, LI->getAlignment(), LI->getOrdering(),
1229         LI->getSyncScopeID(), UnavailablePred->getTerminator());
1230     NewVal->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1231     if (AATags)
1232       NewVal->setAAMetadata(AATags);
1233
1234     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
1235   }
1236
1237   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
1238   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
1239   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
1240
1241   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
1242   pred_iterator PB = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
1243   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), std::distance(PB, PE), "",
1244                                 &LoadBB->front());
1245   PN->takeName(LI);
1246   PN->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
1247
1248   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
1249   // have multiple entries here.
1250   for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
1251     BasicBlock *P = *PI;
1252     AvailablePredsTy::iterator I =
1253       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
1254                        std::make_pair(P, (Value*)nullptr));
1255
1256     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == P &&
1257            "Didn't find entry for predecessor!");
1258
1259     // If we have an available predecessor but it requires casting, insert the
1260     // cast in the predecessor and use the cast. Note that we have to update the
1261     // AvailablePreds vector as we go so that all of the PHI entries for this
1262     // predecessor use the same bitcast.
1263     Value *&PredV = I->second;
1264     if (PredV->getType() != LI->getType())
1265       PredV = CastInst::CreateBitOrPointerCast(PredV, LI->getType(), "",
1266                                                P->getTerminator());
1267
1268     PN->addIncoming(PredV, I->first);
1269   }
1270
1271   for (LoadInst *PredLI : CSELoads) {
1272     combineMetadataForCSE(PredLI, LI);
1273   }
1274
1275   LI->replaceAllUsesWith(PN);
1276   LI->eraseFromParent();
1277
1278   return true;
1279 }
1280
1281 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
1282 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
1283 /// the list.
1284 static BasicBlock *
1285 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
1286                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
1287                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
1288   assert(!PredToDestList.empty());
1289
1290   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
1291   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
1292   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
1293   // them later if interesting.
1294   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
1295   for (const auto &PredToDest : PredToDestList)
1296     if (PredToDest.second)
1297       DestPopularity[PredToDest.second]++;
1298
1299   // Find the most popular dest.
1300   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
1301   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
1302   unsigned Popularity = DPI->second;
1303   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
1304
1305   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
1306     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
1307     // seen so far, ignore it.
1308     if (DPI->second < Popularity)
1309       ; // ignore.
1310     else if (DPI->second == Popularity) {
1311       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
1312       SamePopularity.push_back(DPI->first);
1313     } else {
1314       // If it is more popular, remember it.
1315       SamePopularity.clear();
1316       MostPopularDest = DPI->first;
1317       Popularity = DPI->second;
1318     }
1319   }
1320
1321   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than one
1322   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
1323   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
1324   // successor list.
1325   if (!SamePopularity.empty()) {
1326     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
1327     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1328     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
1329       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
1330
1331       if (!is_contained(SamePopularity, TI->getSuccessor(i)))
1332         continue;
1333
1334       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
1335       break;
1336     }
1337   }
1338
1339   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
1340   return MostPopularDest;
1341 }
1342
1343 bool JumpThreadingPass::ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB,
1344                                                ConstantPreference Preference,
1345                                                Instruction *CxtI) {
1346   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
1347   // thread the edge.
1348   if (LoopHeaders.count(BB))
1349     return false;
1350
1351   PredValueInfoTy PredValues;
1352   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(Cond, BB, PredValues, Preference, CxtI))
1353     return false;
1354
1355   assert(!PredValues.empty() &&
1356          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1357
1358   DEBUG(dbgs() << "IN BB: " << *BB;
1359         for (const auto &PredValue : PredValues) {
1360           dbgs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = "
1361             << *PredValue.first
1362             << " for pred '" << PredValue.second->getName() << "'.\n";
1363         });
1364
1365   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
1366   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
1367   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
1368   // as a null dest in the PredToDestList).
1369   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
1370   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
1371
1372   BasicBlock *OnlyDest = nullptr;
1373   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
1374   Constant *OnlyVal = nullptr;
1375   Constant *MultipleVal = (Constant *)(intptr_t)~0ULL;
1376
1377   unsigned PredWithKnownDest = 0;
1378   for (const auto &PredValue : PredValues) {
1379     BasicBlock *Pred = PredValue.second;
1380     if (!SeenPreds.insert(Pred).second)
1381       continue;  // Duplicate predecessor entry.
1382
1383     Constant *Val = PredValue.first;
1384
1385     BasicBlock *DestBB;
1386     if (isa<UndefValue>(Val))
1387       DestBB = nullptr;
1388     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
1389       assert(isa<ConstantInt>(Val) && "Expecting a constant integer");
1390       DestBB = BI->getSuccessor(cast<ConstantInt>(Val)->isZero());
1391     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
1392       assert(isa<ConstantInt>(Val) && "Expecting a constant integer");
1393       DestBB = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val))->getCaseSuccessor();
1394     } else {
1395       assert(isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())
1396               && "Unexpected terminator");
1397       assert(isa<BlockAddress>(Val) && "Expecting a constant blockaddress");
1398       DestBB = cast<BlockAddress>(Val)->getBasicBlock();
1399     }
1400
1401     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
1402     if (PredToDestList.empty()) {
1403       OnlyDest = DestBB;
1404       OnlyVal = Val;
1405     } else {
1406       if (OnlyDest != DestBB)
1407         OnlyDest = MultipleDestSentinel;
1408       // It possible we have same destination, but different value, e.g. default
1409       // case in switchinst.
1410       if (Val != OnlyVal)
1411         OnlyVal = MultipleVal;
1412     }
1413
1414     // We know where this predecessor is going.
1415     ++PredWithKnownDest;
1416
1417     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
1418     // destination.
1419     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
1420       continue;
1421
1422     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
1423   }
1424
1425   // If all edges were unthreadable, we fail.
1426   if (PredToDestList.empty())
1427     return false;
1428
1429   // If all the predecessors go to a single known successor, we want to fold,
1430   // not thread. By doing so, we do not need to duplicate the current block and
1431   // also miss potential opportunities in case we dont/cant duplicate.
1432   if (OnlyDest && OnlyDest != MultipleDestSentinel) {
1433     if (PredWithKnownDest ==
1434         (size_t)std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB))) {
1435       bool SeenFirstBranchToOnlyDest = false;
1436       for (BasicBlock *SuccBB : successors(BB)) {
1437         if (SuccBB == OnlyDest && !SeenFirstBranchToOnlyDest)
1438           SeenFirstBranchToOnlyDest = true; // Don't modify the first branch.
1439         else
1440           SuccBB->removePredecessor(BB, true); // This is unreachable successor.
1441       }
1442
1443       // Finally update the terminator.
1444       TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
1445       BranchInst::Create(OnlyDest, Term);
1446       Term->eraseFromParent();
1447
1448       // If the condition is now dead due to the removal of the old terminator,
1449       // erase it.
1450       if (auto *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1451         if (CondInst->use_empty() && !CondInst->mayHaveSideEffects())
1452           CondInst->eraseFromParent();
1453         // We can safely replace *some* uses of the CondInst if it has
1454         // exactly one value as returned by LVI. RAUW is incorrect in the
1455         // presence of guards and assumes, that have the `Cond` as the use. This
1456         // is because we use the guards/assume to reason about the `Cond` value
1457         // at the end of block, but RAUW unconditionally replaces all uses
1458         // including the guards/assumes themselves and the uses before the
1459         // guard/assume.
1460         else if (OnlyVal && OnlyVal != MultipleVal &&
1461                  CondInst->getParent() == BB)
1462           ReplaceFoldableUses(CondInst, OnlyVal);
1463       }
1464       return true;
1465     }
1466   }
1467
1468   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1469   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1470   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1471   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1472   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1473
1474   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1475     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1476
1477   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1478   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1479   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1480   for (const auto &PredToDest : PredToDestList)
1481     if (PredToDest.second == MostPopularDest) {
1482       BasicBlock *Pred = PredToDest.first;
1483
1484       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1485       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1486       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1487       for (BasicBlock *Succ : successors(Pred))
1488         if (Succ == BB)
1489           PredsToFactor.push_back(Pred);
1490     }
1491
1492   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1493   // the destination that these predecessors should get to.
1494   if (!MostPopularDest)
1495     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1496                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1497
1498   // Ok, try to thread it!
1499   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1500 }
1501
1502 /// ProcessBranchOnPHI - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1503 /// a PHI node in the current block.  See if there are any simplifications we
1504 /// can do based on inputs to the phi node.
1505 ///
1506 bool JumpThreadingPass::ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN) {
1507   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1508
1509   // TODO: We could make use of this to do it once for blocks with common PHI
1510   // values.
1511   SmallVector<BasicBlock*, 1> PredBBs;
1512   PredBBs.resize(1);
1513
1514   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1515   // *duplicate* the conditional branch into that block in order to further
1516   // encourage jump threading and to eliminate cases where we have branch on a
1517   // phi of an icmp (branch on icmp is much better).
1518   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1519     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1520     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1521       if (PredBr->isUnconditional()) {
1522         PredBBs[0] = PredBB;
1523         // Try to duplicate BB into PredBB.
1524         if (DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBBs))
1525           return true;
1526       }
1527   }
1528
1529   return false;
1530 }
1531
1532 /// ProcessBranchOnXOR - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1533 /// a xor instruction in the current block.  See if there are any
1534 /// simplifications we can do based on inputs to the xor.
1535 ///
1536 bool JumpThreadingPass::ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO) {
1537   BasicBlock *BB = BO->getParent();
1538
1539   // If either the LHS or RHS of the xor is a constant, don't do this
1540   // optimization.
1541   if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(0)) ||
1542       isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1543     return false;
1544
1545   // If the first instruction in BB isn't a phi, we won't be able to infer
1546   // anything special about any particular predecessor.
1547   if (!isa<PHINode>(BB->front()))
1548     return false;
1549
1550   // If this BB is a landing pad, we won't be able to split the edge into it.
1551   if (BB->isEHPad())
1552     return false;
1553
1554   // If we have a xor as the branch input to this block, and we know that the
1555   // LHS or RHS of the xor in any predecessor is true/false, then we can clone
1556   // the condition into the predecessor and fix that value to true, saving some
1557   // logical ops on that path and encouraging other paths to simplify.
1558   //
1559   // This copies something like this:
1560   //
1561   //  BB:
1562   //    %X = phi i1 [1],  [%X']
1563   //    %Y = icmp eq i32 %A, %B
1564   //    %Z = xor i1 %X, %Y
1565   //    br i1 %Z, ...
1566   //
1567   // Into:
1568   //  BB':
1569   //    %Y = icmp ne i32 %A, %B
1570   //    br i1 %Y, ...
1571
1572   PredValueInfoTy XorOpValues;
1573   bool isLHS = true;
1574   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, XorOpValues,
1575                                        WantInteger, BO)) {
1576     assert(XorOpValues.empty());
1577     if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(1), BB, XorOpValues,
1578                                          WantInteger, BO))
1579       return false;
1580     isLHS = false;
1581   }
1582
1583   assert(!XorOpValues.empty() &&
1584          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1585
1586   // Scan the information to see which is most popular: true or false.  The
1587   // predecessors can be of the set true, false, or undef.
1588   unsigned NumTrue = 0, NumFalse = 0;
1589   for (const auto &XorOpValue : XorOpValues) {
1590     if (isa<UndefValue>(XorOpValue.first))
1591       // Ignore undefs for the count.
1592       continue;
1593     if (cast<ConstantInt>(XorOpValue.first)->isZero())
1594       ++NumFalse;
1595     else
1596       ++NumTrue;
1597   }
1598
1599   // Determine which value to split on, true, false, or undef if neither.
1600   ConstantInt *SplitVal = nullptr;
1601   if (NumTrue > NumFalse)
1602     SplitVal = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1603   else if (NumTrue != 0 || NumFalse != 0)
1604     SplitVal = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1605
1606   // Collect all of the blocks that this can be folded into so that we can
1607   // factor this once and clone it once.
1608   SmallVector<BasicBlock*, 8> BlocksToFoldInto;
1609   for (const auto &XorOpValue : XorOpValues) {
1610     if (XorOpValue.first != SplitVal && !isa<UndefValue>(XorOpValue.first))
1611       continue;
1612
1613     BlocksToFoldInto.push_back(XorOpValue.second);
1614   }
1615
1616   // If we inferred a value for all of the predecessors, then duplication won't
1617   // help us.  However, we can just replace the LHS or RHS with the constant.
1618   if (BlocksToFoldInto.size() ==
1619       cast<PHINode>(BB->front()).getNumIncomingValues()) {
1620     if (!SplitVal) {
1621       // If all preds provide undef, just nuke the xor, because it is undef too.
1622       BO->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BO->getType()));
1623       BO->eraseFromParent();
1624     } else if (SplitVal->isZero()) {
1625       // If all preds provide 0, replace the xor with the other input.
1626       BO->replaceAllUsesWith(BO->getOperand(isLHS));
1627       BO->eraseFromParent();
1628     } else {
1629       // If all preds provide 1, set the computed value to 1.
1630       BO->setOperand(!isLHS, SplitVal);
1631     }
1632
1633     return true;
1634   }
1635
1636   // Try to duplicate BB into PredBB.
1637   return DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, BlocksToFoldInto);
1638 }
1639
1640
1641 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1642 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1643 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1644 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1645                                             BasicBlock *OldPred,
1646                                             BasicBlock *NewPred,
1647                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1648   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1649        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1650     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1651     // DestBlock.
1652     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1653
1654     // Remap the value if necessary.
1655     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1656       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1657       if (I != ValueMap.end())
1658         IV = I->second;
1659     }
1660
1661     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1662   }
1663 }
1664
1665 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1666 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1667 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1668 bool JumpThreadingPass::ThreadEdge(BasicBlock *BB,
1669                                    const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs,
1670                                    BasicBlock *SuccBB) {
1671   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1672   if (SuccBB == BB) {
1673     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1674           << "' - would thread to self!\n");
1675     return false;
1676   }
1677
1678   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1679   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1680   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1681     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1682           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1683           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1684     return false;
1685   }
1686
1687   unsigned JumpThreadCost =
1688       getJumpThreadDuplicationCost(BB, BB->getTerminator(), BBDupThreshold);
1689   if (JumpThreadCost > BBDupThreshold) {
1690     DEBUG(dbgs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1691           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1692     return false;
1693   }
1694
1695   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors if needed.
1696   BasicBlock *PredBB;
1697   if (PredBBs.size() == 1)
1698     PredBB = PredBBs[0];
1699   else {
1700     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1701           << " common predecessors.\n");
1702     PredBB = SplitBlockPreds(BB, PredBBs, ".thr_comm");
1703   }
1704
1705   // And finally, do it!
1706   DEBUG(dbgs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1707         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1708         << ", across block:\n    "
1709         << *BB << "\n");
1710
1711   LVI->threadEdge(PredBB, BB, SuccBB);
1712
1713   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1714   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1715   // account for entry from PredBB.
1716   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1717
1718   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1719                                          BB->getName()+".thread",
1720                                          BB->getParent(), BB);
1721   NewBB->moveAfter(PredBB);
1722
1723   // Set the block frequency of NewBB.
1724   if (HasProfileData) {
1725     auto NewBBFreq =
1726         BFI->getBlockFreq(PredBB) * BPI->getEdgeProbability(PredBB, BB);
1727     BFI->setBlockFreq(NewBB, NewBBFreq.getFrequency());
1728   }
1729
1730   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1731   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1732     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1733
1734   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1735   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1736   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1737     Instruction *New = BI->clone();
1738     New->setName(BI->getName());
1739     NewBB->getInstList().push_back(New);
1740     ValueMapping[&*BI] = New;
1741
1742     // Remap operands to patch up intra-block references.
1743     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1744       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1745         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1746         if (I != ValueMapping.end())
1747           New->setOperand(i, I->second);
1748       }
1749   }
1750
1751   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1752   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1753   BranchInst *NewBI = BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1754   NewBI->setDebugLoc(BB->getTerminator()->getDebugLoc());
1755
1756   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1757   // PHI nodes for NewBB now.
1758   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1759
1760   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1761   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1762   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1763   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1764   SSAUpdater SSAUpdate;
1765   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1766   for (Instruction &I : *BB) {
1767     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1768     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1769     for (Use &U : I.uses()) {
1770       Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
1771       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1772         if (UserPN->getIncomingBlock(U) == BB)
1773           continue;
1774       } else if (User->getParent() == BB)
1775         continue;
1776
1777       UsesToRename.push_back(&U);
1778     }
1779
1780     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1781     if (UsesToRename.empty())
1782       continue;
1783
1784     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << I << "\n");
1785
1786     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1787     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1788     // with the two values we know.
1789     SSAUpdate.Initialize(I.getType(), I.getName());
1790     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, &I);
1791     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[&I]);
1792
1793     while (!UsesToRename.empty())
1794       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1795     DEBUG(dbgs() << "\n");
1796   }
1797
1798
1799   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1800   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1801   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1802   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1803   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1804     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1805       BB->removePredecessor(PredBB, true);
1806       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1807     }
1808
1809   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1810   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1811   // frequently happens because of phi translation.
1812   SimplifyInstructionsInBlock(NewBB, TLI);
1813
1814   // Update the edge weight from BB to SuccBB, which should be less than before.
1815   UpdateBlockFreqAndEdgeWeight(PredBB, BB, NewBB, SuccBB);
1816
1817   // Threaded an edge!
1818   ++NumThreads;
1819   return true;
1820 }
1821
1822 /// Create a new basic block that will be the predecessor of BB and successor of
1823 /// all blocks in Preds. When profile data is available, update the frequency of
1824 /// this new block.
1825 BasicBlock *JumpThreadingPass::SplitBlockPreds(BasicBlock *BB,
1826                                                ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
1827                                                const char *Suffix) {
1828   // Collect the frequencies of all predecessors of BB, which will be used to
1829   // update the edge weight on BB->SuccBB.
1830   BlockFrequency PredBBFreq(0);
1831   if (HasProfileData)
1832     for (auto Pred : Preds)
1833       PredBBFreq += BFI->getBlockFreq(Pred) * BPI->getEdgeProbability(Pred, BB);
1834
1835   BasicBlock *PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, Preds, Suffix);
1836
1837   // Set the block frequency of the newly created PredBB, which is the sum of
1838   // frequencies of Preds.
1839   if (HasProfileData)
1840     BFI->setBlockFreq(PredBB, PredBBFreq.getFrequency());
1841   return PredBB;
1842 }
1843
1844 bool JumpThreadingPass::doesBlockHaveProfileData(BasicBlock *BB) {
1845   const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1846   assert(TI->getNumSuccessors() > 1 && "not a split");
1847
1848   MDNode *WeightsNode = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
1849   if (!WeightsNode)
1850     return false;
1851
1852   MDString *MDName = cast<MDString>(WeightsNode->getOperand(0));
1853   if (MDName->getString() != "branch_weights")
1854     return false;
1855
1856   // Ensure there are weights for all of the successors. Note that the first
1857   // operand to the metadata node is a name, not a weight.
1858   return WeightsNode->getNumOperands() == TI->getNumSuccessors() + 1;
1859 }
1860
1861 /// Update the block frequency of BB and branch weight and the metadata on the
1862 /// edge BB->SuccBB. This is done by scaling the weight of BB->SuccBB by 1 -
1863 /// Freq(PredBB->BB) / Freq(BB->SuccBB).
1864 void JumpThreadingPass::UpdateBlockFreqAndEdgeWeight(BasicBlock *PredBB,
1865                                                      BasicBlock *BB,
1866                                                      BasicBlock *NewBB,
1867                                                      BasicBlock *SuccBB) {
1868   if (!HasProfileData)
1869     return;
1870
1871   assert(BFI && BPI && "BFI & BPI should have been created here");
1872
1873   // As the edge from PredBB to BB is deleted, we have to update the block
1874   // frequency of BB.
1875   auto BBOrigFreq = BFI->getBlockFreq(BB);
1876   auto NewBBFreq = BFI->getBlockFreq(NewBB);
1877   auto BB2SuccBBFreq = BBOrigFreq * BPI->getEdgeProbability(BB, SuccBB);
1878   auto BBNewFreq = BBOrigFreq - NewBBFreq;
1879   BFI->setBlockFreq(BB, BBNewFreq.getFrequency());
1880
1881   // Collect updated outgoing edges' frequencies from BB and use them to update
1882   // edge probabilities.
1883   SmallVector<uint64_t, 4> BBSuccFreq;
1884   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
1885     auto SuccFreq = (Succ == SuccBB)
1886                         ? BB2SuccBBFreq - NewBBFreq
1887                         : BBOrigFreq * BPI->getEdgeProbability(BB, Succ);
1888     BBSuccFreq.push_back(SuccFreq.getFrequency());
1889   }
1890
1891   uint64_t MaxBBSuccFreq =
1892       *std::max_element(BBSuccFreq.begin(), BBSuccFreq.end());
1893
1894   SmallVector<BranchProbability, 4> BBSuccProbs;
1895   if (MaxBBSuccFreq == 0)
1896     BBSuccProbs.assign(BBSuccFreq.size(),
1897                        {1, static_cast<unsigned>(BBSuccFreq.size())});
1898   else {
1899     for (uint64_t Freq : BBSuccFreq)
1900       BBSuccProbs.push_back(
1901           BranchProbability::getBranchProbability(Freq, MaxBBSuccFreq));
1902     // Normalize edge probabilities so that they sum up to one.
1903     BranchProbability::normalizeProbabilities(BBSuccProbs.begin(),
1904                                               BBSuccProbs.end());
1905   }
1906
1907   // Update edge probabilities in BPI.
1908   for (int I = 0, E = BBSuccProbs.size(); I < E; I++)
1909     BPI->setEdgeProbability(BB, I, BBSuccProbs[I]);
1910
1911   // Update the profile metadata as well.
1912   //
1913   // Don't do this if the profile of the transformed blocks was statically
1914   // estimated.  (This could occur despite the function having an entry
1915   // frequency in completely cold parts of the CFG.)
1916   //
1917   // In this case we don't want to suggest to subsequent passes that the
1918   // calculated weights are fully consistent.  Consider this graph:
1919   //
1920   //                 check_1
1921   //             50% /  |
1922   //             eq_1   | 50%
1923   //                 \  |
1924   //                 check_2
1925   //             50% /  |
1926   //             eq_2   | 50%
1927   //                 \  |
1928   //                 check_3
1929   //             50% /  |
1930   //             eq_3   | 50%
1931   //                 \  |
1932   //
1933   // Assuming the blocks check_* all compare the same value against 1, 2 and 3,
1934   // the overall probabilities are inconsistent; the total probability that the
1935   // value is either 1, 2 or 3 is 150%.
1936   //
1937   // As a consequence if we thread eq_1 -> check_2 to check_3, check_2->check_3
1938   // becomes 0%.  This is even worse if the edge whose probability becomes 0% is
1939   // the loop exit edge.  Then based solely on static estimation we would assume
1940   // the loop was extremely hot.
1941   //
1942   // FIXME this locally as well so that BPI and BFI are consistent as well.  We
1943   // shouldn't make edges extremely likely or unlikely based solely on static
1944   // estimation.
1945   if (BBSuccProbs.size() >= 2 && doesBlockHaveProfileData(BB)) {
1946     SmallVector<uint32_t, 4> Weights;
1947     for (auto Prob : BBSuccProbs)
1948       Weights.push_back(Prob.getNumerator());
1949
1950     auto TI = BB->getTerminator();
1951     TI->setMetadata(
1952         LLVMContext::MD_prof,
1953         MDBuilder(TI->getParent()->getContext()).createBranchWeights(Weights));
1954   }
1955 }
1956
1957 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1958 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1959 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1960 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1961 /// a compare.
1962 bool JumpThreadingPass::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(
1963     BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs) {
1964   assert(!PredBBs.empty() && "Can't handle an empty set");
1965
1966   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1967   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1968   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1969   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1970     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1971           << "' into predecessor block '" << PredBBs[0]->getName()
1972           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1973     return false;
1974   }
1975
1976   unsigned DuplicationCost =
1977       getJumpThreadDuplicationCost(BB, BB->getTerminator(), BBDupThreshold);
1978   if (DuplicationCost > BBDupThreshold) {
1979     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1980           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1981     return false;
1982   }
1983
1984   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors if needed.
1985   BasicBlock *PredBB;
1986   if (PredBBs.size() == 1)
1987     PredBB = PredBBs[0];
1988   else {
1989     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1990           << " common predecessors.\n");
1991     PredBB = SplitBlockPreds(BB, PredBBs, ".thr_comm");
1992   }
1993
1994   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1995   // of PredBB.
1996   DEBUG(dbgs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1997         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1998         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1999
2000   // Unless PredBB ends with an unconditional branch, split the edge so that we
2001   // can just clone the bits from BB into the end of the new PredBB.
2002   BranchInst *OldPredBranch = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
2003
2004   if (!OldPredBranch || !OldPredBranch->isUnconditional()) {
2005     PredBB = SplitEdge(PredBB, BB);
2006     OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
2007   }
2008
2009   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
2010   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
2011   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
2012
2013   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2014   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
2015     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2016   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
2017   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
2018   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
2019     Instruction *New = BI->clone();
2020
2021     // Remap operands to patch up intra-block references.
2022     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
2023       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
2024         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
2025         if (I != ValueMapping.end())
2026           New->setOperand(i, I->second);
2027       }
2028
2029     // If this instruction can be simplified after the operands are updated,
2030     // just use the simplified value instead.  This frequently happens due to
2031     // phi translation.
2032     if (Value *IV = SimplifyInstruction(
2033             New,
2034             {BB->getModule()->getDataLayout(), TLI, nullptr, nullptr, New})) {
2035       ValueMapping[&*BI] = IV;
2036       if (!New->mayHaveSideEffects()) {
2037         New->deleteValue();
2038         New = nullptr;
2039       }
2040     } else {
2041       ValueMapping[&*BI] = New;
2042     }
2043     if (New) {
2044       // Otherwise, insert the new instruction into the block.
2045       New->setName(BI->getName());
2046       PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch->getIterator(), New);
2047     }
2048   }
2049
2050   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
2051   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
2052   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2053   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
2054                                   ValueMapping);
2055   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
2056                                   ValueMapping);
2057
2058   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
2059   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
2060   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
2061   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
2062   SSAUpdater SSAUpdate;
2063   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
2064   for (Instruction &I : *BB) {
2065     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
2066     // block, and if so, record them in UsesToRename.
2067     for (Use &U : I.uses()) {
2068       Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
2069       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
2070         if (UserPN->getIncomingBlock(U) == BB)
2071           continue;
2072       } else if (User->getParent() == BB)
2073         continue;
2074
2075       UsesToRename.push_back(&U);
2076     }
2077
2078     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
2079     if (UsesToRename.empty())
2080       continue;
2081
2082     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << I << "\n");
2083
2084     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
2085     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
2086     // with the two values we know.
2087     SSAUpdate.Initialize(I.getType(), I.getName());
2088     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, &I);
2089     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[&I]);
2090
2091     while (!UsesToRename.empty())
2092       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
2093     DEBUG(dbgs() << "\n");
2094   }
2095
2096   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
2097   // that we nuked.
2098   BB->removePredecessor(PredBB, true);
2099
2100   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
2101   OldPredBranch->eraseFromParent();
2102
2103   ++NumDupes;
2104   return true;
2105 }
2106
2107 /// TryToUnfoldSelect - Look for blocks of the form
2108 /// bb1:
2109 ///   %a = select
2110 ///   br bb2
2111 ///
2112 /// bb2:
2113 ///   %p = phi [%a, %bb1] ...
2114 ///   %c = icmp %p
2115 ///   br i1 %c
2116 ///
2117 /// And expand the select into a branch structure if one of its arms allows %c
2118 /// to be folded. This later enables threading from bb1 over bb2.
2119 bool JumpThreadingPass::TryToUnfoldSelect(CmpInst *CondCmp, BasicBlock *BB) {
2120   BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2121   PHINode *CondLHS = dyn_cast<PHINode>(CondCmp->getOperand(0));
2122   Constant *CondRHS = cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
2123
2124   if (!CondBr || !CondBr->isConditional() || !CondLHS ||
2125       CondLHS->getParent() != BB)
2126     return false;
2127
2128   for (unsigned I = 0, E = CondLHS->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
2129     BasicBlock *Pred = CondLHS->getIncomingBlock(I);
2130     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CondLHS->getIncomingValue(I));
2131
2132     // Look if one of the incoming values is a select in the corresponding
2133     // predecessor.
2134     if (!SI || SI->getParent() != Pred || !SI->hasOneUse())
2135       continue;
2136
2137     BranchInst *PredTerm = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
2138     if (!PredTerm || !PredTerm->isUnconditional())
2139       continue;
2140
2141     // Now check if one of the select values would allow us to constant fold the
2142     // terminator in BB. We don't do the transform if both sides fold, those
2143     // cases will be threaded in any case.
2144     LazyValueInfo::Tristate LHSFolds =
2145         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), SI->getOperand(1),
2146                                 CondRHS, Pred, BB, CondCmp);
2147     LazyValueInfo::Tristate RHSFolds =
2148         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), SI->getOperand(2),
2149                                 CondRHS, Pred, BB, CondCmp);
2150     if ((LHSFolds != LazyValueInfo::Unknown ||
2151          RHSFolds != LazyValueInfo::Unknown) &&
2152         LHSFolds != RHSFolds) {
2153       // Expand the select.
2154       //
2155       // Pred --
2156       //  |    v
2157       //  |  NewBB
2158       //  |    |
2159       //  |-----
2160       //  v
2161       // BB
2162       BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "select.unfold",
2163                                              BB->getParent(), BB);
2164       // Move the unconditional branch to NewBB.
2165       PredTerm->removeFromParent();
2166       NewBB->getInstList().insert(NewBB->end(), PredTerm);
2167       // Create a conditional branch and update PHI nodes.
2168       BranchInst::Create(NewBB, BB, SI->getCondition(), Pred);
2169       CondLHS->setIncomingValue(I, SI->getFalseValue());
2170       CondLHS->addIncoming(SI->getTrueValue(), NewBB);
2171       // The select is now dead.
2172       SI->eraseFromParent();
2173
2174       // Update any other PHI nodes in BB.
2175       for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2176            PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
2177         if (Phi != CondLHS)
2178           Phi->addIncoming(Phi->getIncomingValueForBlock(Pred), NewBB);
2179       return true;
2180     }
2181   }
2182   return false;
2183 }
2184
2185 /// TryToUnfoldSelectInCurrBB - Look for PHI/Select or PHI/CMP/Select in the
2186 /// same BB in the form
2187 /// bb:
2188 ///   %p = phi [false, %bb1], [true, %bb2], [false, %bb3], [true, %bb4], ...
2189 ///   %s = select %p, trueval, falseval
2190 ///
2191 /// or
2192 ///
2193 /// bb:
2194 ///   %p = phi [0, %bb1], [1, %bb2], [0, %bb3], [1, %bb4], ...
2195 ///   %c = cmp %p, 0
2196 ///   %s = select %c, trueval, falseval
2197 //
2198 /// And expand the select into a branch structure. This later enables
2199 /// jump-threading over bb in this pass.
2200 ///
2201 /// Using the similar approach of SimplifyCFG::FoldCondBranchOnPHI(), unfold
2202 /// select if the associated PHI has at least one constant.  If the unfolded
2203 /// select is not jump-threaded, it will be folded again in the later
2204 /// optimizations.
2205 bool JumpThreadingPass::TryToUnfoldSelectInCurrBB(BasicBlock *BB) {
2206   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
2207   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
2208   if (LoopHeaders.count(BB))
2209     return false;
2210
2211   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2212        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI) {
2213     // Look for a Phi having at least one constant incoming value.
2214     if (llvm::all_of(PN->incoming_values(),
2215                      [](Value *V) { return !isa<ConstantInt>(V); }))
2216       continue;
2217
2218     auto isUnfoldCandidate = [BB](SelectInst *SI, Value *V) {
2219       // Check if SI is in BB and use V as condition.
2220       if (SI->getParent() != BB)
2221         return false;
2222       Value *Cond = SI->getCondition();
2223       return (Cond && Cond == V && Cond->getType()->isIntegerTy(1));
2224     };
2225
2226     SelectInst *SI = nullptr;
2227     for (Use &U : PN->uses()) {
2228       if (ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(U.getUser())) {
2229         // Look for a ICmp in BB that compares PN with a constant and is the
2230         // condition of a Select.
2231         if (Cmp->getParent() == BB && Cmp->hasOneUse() &&
2232             isa<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1 - U.getOperandNo())))
2233           if (SelectInst *SelectI = dyn_cast<SelectInst>(Cmp->user_back()))
2234             if (isUnfoldCandidate(SelectI, Cmp->use_begin()->get())) {
2235               SI = SelectI;
2236               break;
2237             }
2238       } else if (SelectInst *SelectI = dyn_cast<SelectInst>(U.getUser())) {
2239         // Look for a Select in BB that uses PN as condtion.
2240         if (isUnfoldCandidate(SelectI, U.get())) {
2241           SI = SelectI;
2242           break;
2243         }
2244       }
2245     }
2246
2247     if (!SI)
2248       continue;
2249     // Expand the select.
2250     TerminatorInst *Term =
2251         SplitBlockAndInsertIfThen(SI->getCondition(), SI, false);
2252     PHINode *NewPN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", SI);
2253     NewPN->addIncoming(SI->getTrueValue(), Term->getParent());
2254     NewPN->addIncoming(SI->getFalseValue(), BB);
2255     SI->replaceAllUsesWith(NewPN);
2256     SI->eraseFromParent();
2257     return true;
2258   }
2259   return false;
2260 }
2261
2262 /// Try to propagate a guard from the current BB into one of its predecessors
2263 /// in case if another branch of execution implies that the condition of this
2264 /// guard is always true. Currently we only process the simplest case that
2265 /// looks like:
2266 ///
2267 /// Start:
2268 ///   %cond = ...
2269 ///   br i1 %cond, label %T1, label %F1
2270 /// T1:
2271 ///   br label %Merge
2272 /// F1:
2273 ///   br label %Merge
2274 /// Merge:
2275 ///   %condGuard = ...
2276 ///   call void(i1, ...) @llvm.experimental.guard( i1 %condGuard )[ "deopt"() ]
2277 ///
2278 /// And cond either implies condGuard or !condGuard. In this case all the
2279 /// instructions before the guard can be duplicated in both branches, and the
2280 /// guard is then threaded to one of them.
2281 bool JumpThreadingPass::ProcessGuards(BasicBlock *BB) {
2282   using namespace PatternMatch;
2283   // We only want to deal with two predecessors.
2284   BasicBlock *Pred1, *Pred2;
2285   auto PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
2286   if (PI == PE)
2287     return false;
2288   Pred1 = *PI++;
2289   if (PI == PE)
2290     return false;
2291   Pred2 = *PI++;
2292   if (PI != PE)
2293     return false;
2294   if (Pred1 == Pred2)
2295     return false;
2296
2297   // Try to thread one of the guards of the block.
2298   // TODO: Look up deeper than to immediate predecessor?
2299   auto *Parent = Pred1->getSinglePredecessor();
2300   if (!Parent || Parent != Pred2->getSinglePredecessor())
2301     return false;
2302
2303   if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(Parent->getTerminator()))
2304     for (auto &I : *BB)
2305       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::experimental_guard>()))
2306         if (ThreadGuard(BB, cast<IntrinsicInst>(&I), BI))
2307           return true;
2308
2309   return false;
2310 }
2311
2312 /// Try to propagate the guard from BB which is the lower block of a diamond
2313 /// to one of its branches, in case if diamond's condition implies guard's
2314 /// condition.
2315 bool JumpThreadingPass::ThreadGuard(BasicBlock *BB, IntrinsicInst *Guard,
2316                                     BranchInst *BI) {
2317   assert(BI->getNumSuccessors() == 2 && "Wrong number of successors?");
2318   assert(BI->isConditional() && "Unconditional branch has 2 successors?");
2319   Value *GuardCond = Guard->getArgOperand(0);
2320   Value *BranchCond = BI->getCondition();
2321   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2322   BasicBlock *FalseDest = BI->getSuccessor(1);
2323
2324   auto &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
2325   bool TrueDestIsSafe = false;
2326   bool FalseDestIsSafe = false;
2327
2328   // True dest is safe if BranchCond => GuardCond.
2329   auto Impl = isImpliedCondition(BranchCond, GuardCond, DL);
2330   if (Impl && *Impl)
2331     TrueDestIsSafe = true;
2332   else {
2333     // False dest is safe if !BranchCond => GuardCond.
2334     Impl =
2335         isImpliedCondition(BranchCond, GuardCond, DL, /* InvertAPred */ true);
2336     if (Impl && *Impl)
2337       FalseDestIsSafe = true;
2338   }
2339
2340   if (!TrueDestIsSafe && !FalseDestIsSafe)
2341     return false;
2342
2343   BasicBlock *UnguardedBlock = TrueDestIsSafe ? TrueDest : FalseDest;
2344   BasicBlock *GuardedBlock = FalseDestIsSafe ? TrueDest : FalseDest;
2345
2346   ValueToValueMapTy UnguardedMapping, GuardedMapping;
2347   Instruction *AfterGuard = Guard->getNextNode();
2348   unsigned Cost = getJumpThreadDuplicationCost(BB, AfterGuard, BBDupThreshold);
2349   if (Cost > BBDupThreshold)
2350     return false;
2351   // Duplicate all instructions before the guard and the guard itself to the
2352   // branch where implication is not proved.
2353   GuardedBlock = DuplicateInstructionsInSplitBetween(
2354       BB, GuardedBlock, AfterGuard, GuardedMapping);
2355   assert(GuardedBlock && "Could not create the guarded block?");
2356   // Duplicate all instructions before the guard in the unguarded branch.
2357   // Since we have successfully duplicated the guarded block and this block
2358   // has fewer instructions, we expect it to succeed.
2359   UnguardedBlock = DuplicateInstructionsInSplitBetween(BB, UnguardedBlock,
2360                                                        Guard, UnguardedMapping);
2361   assert(UnguardedBlock && "Could not create the unguarded block?");
2362   DEBUG(dbgs() << "Moved guard " << *Guard << " to block "
2363                << GuardedBlock->getName() << "\n");
2364
2365   // Some instructions before the guard may still have uses. For them, we need
2366   // to create Phi nodes merging their copies in both guarded and unguarded
2367   // branches. Those instructions that have no uses can be just removed.
2368   SmallVector<Instruction *, 4> ToRemove;
2369   for (auto BI = BB->begin(); &*BI != AfterGuard; ++BI)
2370     if (!isa<PHINode>(&*BI))
2371       ToRemove.push_back(&*BI);
2372
2373   Instruction *InsertionPoint = &*BB->getFirstInsertionPt();
2374   assert(InsertionPoint && "Empty block?");
2375   // Substitute with Phis & remove.
2376   for (auto *Inst : reverse(ToRemove)) {
2377     if (!Inst->use_empty()) {
2378       PHINode *NewPN = PHINode::Create(Inst->getType(), 2);
2379       NewPN->addIncoming(UnguardedMapping[Inst], UnguardedBlock);
2380       NewPN->addIncoming(GuardedMapping[Inst], GuardedBlock);
2381       NewPN->insertBefore(InsertionPoint);
2382       Inst->replaceAllUsesWith(NewPN);
2383     }
2384     Inst->eraseFromParent();
2385   }
2386   return true;
2387 }