contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/Reassociate.cpp

   1 //===- Reassociate.cpp - Reassociate binary expressions -------------------===//
   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 pass reassociates commutative expressions in an order that is designed
  11 // to promote better constant propagation, GCSE, LICM, PRE, etc.
  12 //
  13 // For example: 4 + (x + 5) -> x + (4 + 5)
  14 //
  15 // In the implementation of this algorithm, constants are assigned rank = 0,
  16 // function arguments are rank = 1, and other values are assigned ranks
  17 // corresponding to the reverse post order traversal of current function
  18 // (starting at 2), which effectively gives values in deep loops higher rank
  19 // than values not in loops.
  20 //
  21 //===----------------------------------------------------------------------===//
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "reassociate"
  24 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  26 #include "llvm/Constants.h"
  27 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  28 #include "llvm/Function.h"
  29 #include "llvm/Instructions.h"
  30 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  31 #include "llvm/Pass.h"
  32 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  33 #include "llvm/Support/CFG.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  37 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
  38 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  39 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  40 #include <algorithm>
  41 using namespace llvm;
  42
  43 STATISTIC(NumLinear , "Number of insts linearized");
  44 STATISTIC(NumChanged, "Number of insts reassociated");
  45 STATISTIC(NumAnnihil, "Number of expr tree annihilated");
  46 STATISTIC(NumFactor , "Number of multiplies factored");
  47
  48 namespace {
  49   struct ValueEntry {
  50     unsigned Rank;
  51     Value *Op;
  52     ValueEntry(unsigned R, Value *O) : Rank(R), Op(O) {}
  53   };
  54   inline bool operator<(const ValueEntry &LHS, const ValueEntry &RHS) {
  55     return LHS.Rank > RHS.Rank;   // Sort so that highest rank goes to start.
  56   }
  57 }
  58
  59 #ifndef NDEBUG
  60 /// PrintOps - Print out the expression identified in the Ops list.
  61 ///
  62 static void PrintOps(Instruction *I, const SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
  63   Module *M = I->getParent()->getParent()->getParent();
  64   dbgs() << Instruction::getOpcodeName(I->getOpcode()) << " "
  65        << *Ops[0].Op->getType() << '\t';
  66   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
  67     dbgs() << "[ ";
  68     WriteAsOperand(dbgs(), Ops[i].Op, false, M);
  69     dbgs() << ", #" << Ops[i].Rank << "] ";
  70   }
  71 }
  72 #endif
  73
  74 namespace {
  75   class Reassociate : public FunctionPass {
  76     DenseMap<BasicBlock*, unsigned> RankMap;
  77     DenseMap<AssertingVH<Value>, unsigned> ValueRankMap;
  78     SmallVector<WeakVH, 8> RedoInsts;
  79     SmallVector<WeakVH, 8> DeadInsts;
  80     bool MadeChange;
  81   public:
  82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  83     Reassociate() : FunctionPass(ID) {
  84       initializeReassociatePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  85     }
  86
  87     bool runOnFunction(Function &F);
  88
  89     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  90       AU.setPreservesCFG();
  91     }
  92   private:
  93     void BuildRankMap(Function &F);
  94     unsigned getRank(Value *V);
  95     Value *ReassociateExpression(BinaryOperator *I);
  96     void RewriteExprTree(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
  97                          unsigned Idx = 0);
  98     Value *OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
  99                               SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
 100     Value *OptimizeAdd(Instruction *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
 101     void LinearizeExprTree(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
 102     void LinearizeExpr(BinaryOperator *I);
 103     Value *RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor);
 104     void ReassociateInst(BasicBlock::iterator &BBI);
 105
 106     void RemoveDeadBinaryOp(Value *V);
 107   };
 108 }
 109
 110 char Reassociate::ID = 0;
 111 INITIALIZE_PASS(Reassociate, "reassociate",
 112                 "Reassociate expressions", false, false)
 113
 114 // Public interface to the Reassociate pass
 115 FunctionPass *llvm::createReassociatePass() { return new Reassociate(); }
 116
 117 void Reassociate::RemoveDeadBinaryOp(Value *V) {
 118   Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(V);
 119   if (!Op || !isa<BinaryOperator>(Op))
 120     return;
 121
 122   Value *LHS = Op->getOperand(0), *RHS = Op->getOperand(1);
 123
 124   ValueRankMap.erase(Op);
 125   DeadInsts.push_back(Op);
 126   RemoveDeadBinaryOp(LHS);
 127   RemoveDeadBinaryOp(RHS);
 128 }
 129
 130
 131 static bool isUnmovableInstruction(Instruction *I) {
 132   if (I->getOpcode() == Instruction::PHI ||
 133       I->getOpcode() == Instruction::Alloca ||
 134       I->getOpcode() == Instruction::Load ||
 135       I->getOpcode() == Instruction::Invoke ||
 136       (I->getOpcode() == Instruction::Call &&
 137        !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) ||
 138       I->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
 139       I->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
 140       I->getOpcode() == Instruction::FDiv ||
 141       I->getOpcode() == Instruction::URem ||
 142       I->getOpcode() == Instruction::SRem ||
 143       I->getOpcode() == Instruction::FRem)
 144     return true;
 145   return false;
 146 }
 147
 148 void Reassociate::BuildRankMap(Function &F) {
 149   unsigned i = 2;
 150
 151   // Assign distinct ranks to function arguments
 152   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
 153     ValueRankMap[&*I] = ++i;
 154
 155   ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(&F);
 156   for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
 157          E = RPOT.end(); I != E; ++I) {
 158     BasicBlock *BB = *I;
 159     unsigned BBRank = RankMap[BB] = ++i << 16;
 160
 161     // Walk the basic block, adding precomputed ranks for any instructions that
 162     // we cannot move.  This ensures that the ranks for these instructions are
 163     // all different in the block.
 164     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
 165       if (isUnmovableInstruction(I))
 166         ValueRankMap[&*I] = ++BBRank;
 167   }
 168 }
 169
 170 unsigned Reassociate::getRank(Value *V) {
 171   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 172   if (I == 0) {
 173     if (isa<Argument>(V)) return ValueRankMap[V];   // Function argument.
 174     return 0;  // Otherwise it's a global or constant, rank 0.
 175   }
 176
 177   if (unsigned Rank = ValueRankMap[I])
 178     return Rank;    // Rank already known?
 179
 180   // If this is an expression, return the 1+MAX(rank(LHS), rank(RHS)) so that
 181   // we can reassociate expressions for code motion!  Since we do not recurse
 182   // for PHI nodes, we cannot have infinite recursion here, because there
 183   // cannot be loops in the value graph that do not go through PHI nodes.
 184   unsigned Rank = 0, MaxRank = RankMap[I->getParent()];
 185   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands();
 186        i != e && Rank != MaxRank; ++i)
 187     Rank = std::max(Rank, getRank(I->getOperand(i)));
 188
 189   // If this is a not or neg instruction, do not count it for rank.  This
 190   // assures us that X and ~X will have the same rank.
 191   if (!I->getType()->isIntegerTy() ||
 192       (!BinaryOperator::isNot(I) && !BinaryOperator::isNeg(I)))
 193     ++Rank;
 194
 195   //DEBUG(dbgs() << "Calculated Rank[" << V->getName() << "] = "
 196   //     << Rank << "\n");
 197
 198   return ValueRankMap[I] = Rank;
 199 }
 200
 201 /// isReassociableOp - Return true if V is an instruction of the specified
 202 /// opcode and if it only has one use.
 203 static BinaryOperator *isReassociableOp(Value *V, unsigned Opcode) {
 204   if ((V->hasOneUse() || V->use_empty()) && isa<Instruction>(V) &&
 205       cast<Instruction>(V)->getOpcode() == Opcode)
 206     return cast<BinaryOperator>(V);
 207   return 0;
 208 }
 209
 210 /// LowerNegateToMultiply - Replace 0-X with X*-1.
 211 ///
 212 static Instruction *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg,
 213                          DenseMap<AssertingVH<Value>, unsigned> &ValueRankMap) {
 214   Constant *Cst = Constant::getAllOnesValue(Neg->getType());
 215
 216   Instruction *Res = BinaryOperator::CreateMul(Neg->getOperand(1), Cst, "",Neg);
 217   ValueRankMap.erase(Neg);
 218   Res->takeName(Neg);
 219   Neg->replaceAllUsesWith(Res);
 220   Res->setDebugLoc(Neg->getDebugLoc());
 221   Neg->eraseFromParent();
 222   return Res;
 223 }
 224
 225 // Given an expression of the form '(A+B)+(D+C)', turn it into '(((A+B)+C)+D)'.
 226 // Note that if D is also part of the expression tree that we recurse to
 227 // linearize it as well.  Besides that case, this does not recurse into A,B, or
 228 // C.
 229 void Reassociate::LinearizeExpr(BinaryOperator *I) {
 230   BinaryOperator *LHS = cast<BinaryOperator>(I->getOperand(0));
 231   BinaryOperator *RHS = cast<BinaryOperator>(I->getOperand(1));
 232   assert(isReassociableOp(LHS, I->getOpcode()) &&
 233          isReassociableOp(RHS, I->getOpcode()) &&
 234          "Not an expression that needs linearization?");
 235
 236   DEBUG(dbgs() << "Linear" << *LHS << '\n' << *RHS << '\n' << *I << '\n');
 237
 238   // Move the RHS instruction to live immediately before I, avoiding breaking
 239   // dominator properties.
 240   RHS->moveBefore(I);
 241
 242   // Move operands around to do the linearization.
 243   I->setOperand(1, RHS->getOperand(0));
 244   RHS->setOperand(0, LHS);
 245   I->setOperand(0, RHS);
 246
 247   // Conservatively clear all the optional flags, which may not hold
 248   // after the reassociation.
 249   I->clearSubclassOptionalData();
 250   LHS->clearSubclassOptionalData();
 251   RHS->clearSubclassOptionalData();
 252
 253   ++NumLinear;
 254   MadeChange = true;
 255   DEBUG(dbgs() << "Linearized: " << *I << '\n');
 256
 257   // If D is part of this expression tree, tail recurse.
 258   if (isReassociableOp(I->getOperand(1), I->getOpcode()))
 259     LinearizeExpr(I);
 260 }
 261
 262
 263 /// LinearizeExprTree - Given an associative binary expression tree, traverse
 264 /// all of the uses putting it into canonical form.  This forces a left-linear
 265 /// form of the expression (((a+b)+c)+d), and collects information about the
 266 /// rank of the non-tree operands.
 267 ///
 268 /// NOTE: These intentionally destroys the expression tree operands (turning
 269 /// them into undef values) to reduce #uses of the values.  This means that the
 270 /// caller MUST use something like RewriteExprTree to put the values back in.
 271 ///
 272 void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
 273                                     SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
 274   Value *LHS = I->getOperand(0), *RHS = I->getOperand(1);
 275   unsigned Opcode = I->getOpcode();
 276
 277   // First step, linearize the expression if it is in ((A+B)+(C+D)) form.
 278   BinaryOperator *LHSBO = isReassociableOp(LHS, Opcode);
 279   BinaryOperator *RHSBO = isReassociableOp(RHS, Opcode);
 280
 281   // If this is a multiply expression tree and it contains internal negations,
 282   // transform them into multiplies by -1 so they can be reassociated.
 283   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
 284     if (!LHSBO && LHS->hasOneUse() && BinaryOperator::isNeg(LHS)) {
 285       LHS = LowerNegateToMultiply(cast<Instruction>(LHS), ValueRankMap);
 286       LHSBO = isReassociableOp(LHS, Opcode);
 287     }
 288     if (!RHSBO && RHS->hasOneUse() && BinaryOperator::isNeg(RHS)) {
 289       RHS = LowerNegateToMultiply(cast<Instruction>(RHS), ValueRankMap);
 290       RHSBO = isReassociableOp(RHS, Opcode);
 291     }
 292   }
 293
 294   if (!LHSBO) {
 295     if (!RHSBO) {
 296       // Neither the LHS or RHS as part of the tree, thus this is a leaf.  As
 297       // such, just remember these operands and their rank.
 298       Ops.push_back(ValueEntry(getRank(LHS), LHS));
 299       Ops.push_back(ValueEntry(getRank(RHS), RHS));
 300
 301       // Clear the leaves out.
 302       I->setOperand(0, UndefValue::get(I->getType()));
 303       I->setOperand(1, UndefValue::get(I->getType()));
 304       return;
 305     }
 306
 307     // Turn X+(Y+Z) -> (Y+Z)+X
 308     std::swap(LHSBO, RHSBO);
 309     std::swap(LHS, RHS);
 310     bool Success = !I->swapOperands();
 311     assert(Success && "swapOperands failed");
 312     (void)Success;
 313     MadeChange = true;
 314   } else if (RHSBO) {
 315     // Turn (A+B)+(C+D) -> (((A+B)+C)+D).  This guarantees the RHS is not
 316     // part of the expression tree.
 317     LinearizeExpr(I);
 318     LHS = LHSBO = cast<BinaryOperator>(I->getOperand(0));
 319     RHS = I->getOperand(1);
 320     RHSBO = 0;
 321   }
 322
 323   // Okay, now we know that the LHS is a nested expression and that the RHS is
 324   // not.  Perform reassociation.
 325   assert(!isReassociableOp(RHS, Opcode) && "LinearizeExpr failed!");
 326
 327   // Move LHS right before I to make sure that the tree expression dominates all
 328   // values.
 329   LHSBO->moveBefore(I);
 330
 331   // Linearize the expression tree on the LHS.
 332   LinearizeExprTree(LHSBO, Ops);
 333
 334   // Remember the RHS operand and its rank.
 335   Ops.push_back(ValueEntry(getRank(RHS), RHS));
 336
 337   // Clear the RHS leaf out.
 338   I->setOperand(1, UndefValue::get(I->getType()));
 339 }
 340
 341 // RewriteExprTree - Now that the operands for this expression tree are
 342 // linearized and optimized, emit them in-order.  This function is written to be
 343 // tail recursive.
 344 void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
 345                                   SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
 346                                   unsigned i) {
 347   if (i+2 == Ops.size()) {
 348     if (I->getOperand(0) != Ops[i].Op ||
 349         I->getOperand(1) != Ops[i+1].Op) {
 350       Value *OldLHS = I->getOperand(0);
 351       DEBUG(dbgs() << "RA: " << *I << '\n');
 352       I->setOperand(0, Ops[i].Op);
 353       I->setOperand(1, Ops[i+1].Op);
 354
 355       // Clear all the optional flags, which may not hold after the
 356       // reassociation if the expression involved more than just this operation.
 357       if (Ops.size() != 2)
 358         I->clearSubclassOptionalData();
 359
 360       DEBUG(dbgs() << "TO: " << *I << '\n');
 361       MadeChange = true;
 362       ++NumChanged;
 363
 364       // If we reassociated a tree to fewer operands (e.g. (1+a+2) -> (a+3)
 365       // delete the extra, now dead, nodes.
 366       RemoveDeadBinaryOp(OldLHS);
 367     }
 368     return;
 369   }
 370   assert(i+2 < Ops.size() && "Ops index out of range!");
 371
 372   if (I->getOperand(1) != Ops[i].Op) {
 373     DEBUG(dbgs() << "RA: " << *I << '\n');
 374     I->setOperand(1, Ops[i].Op);
 375
 376     // Conservatively clear all the optional flags, which may not hold
 377     // after the reassociation.
 378     I->clearSubclassOptionalData();
 379
 380     DEBUG(dbgs() << "TO: " << *I << '\n');
 381     MadeChange = true;
 382     ++NumChanged;
 383   }
 384
 385   BinaryOperator *LHS = cast<BinaryOperator>(I->getOperand(0));
 386   assert(LHS->getOpcode() == I->getOpcode() &&
 387          "Improper expression tree!");
 388
 389   // Compactify the tree instructions together with each other to guarantee
 390   // that the expression tree is dominated by all of Ops.
 391   LHS->moveBefore(I);
 392   RewriteExprTree(LHS, Ops, i+1);
 393 }
 394
 395
 396
 397 // NegateValue - Insert instructions before the instruction pointed to by BI,
 398 // that computes the negative version of the value specified.  The negative
 399 // version of the value is returned, and BI is left pointing at the instruction
 400 // that should be processed next by the reassociation pass.
 401 //
 402 static Value *NegateValue(Value *V, Instruction *BI) {
 403   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 404     return ConstantExpr::getNeg(C);
 405
 406   // We are trying to expose opportunity for reassociation.  One of the things
 407   // that we want to do to achieve this is to push a negation as deep into an
 408   // expression chain as possible, to expose the add instructions.  In practice,
 409   // this means that we turn this:
 410   //   X = -(A+12+C+D)   into    X = -A + -12 + -C + -D = -12 + -A + -C + -D
 411   // so that later, a: Y = 12+X could get reassociated with the -12 to eliminate
 412   // the constants.  We assume that instcombine will clean up the mess later if
 413   // we introduce tons of unnecessary negation instructions.
 414   //
 415   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 416     if (I->getOpcode() == Instruction::Add && I->hasOneUse()) {
 417       // Push the negates through the add.
 418       I->setOperand(0, NegateValue(I->getOperand(0), BI));
 419       I->setOperand(1, NegateValue(I->getOperand(1), BI));
 420
 421       // We must move the add instruction here, because the neg instructions do
 422       // not dominate the old add instruction in general.  By moving it, we are
 423       // assured that the neg instructions we just inserted dominate the
 424       // instruction we are about to insert after them.
 425       //
 426       I->moveBefore(BI);
 427       I->setName(I->getName()+".neg");
 428       return I;
 429     }
 430
 431   // Okay, we need to materialize a negated version of V with an instruction.
 432   // Scan the use lists of V to see if we have one already.
 433   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
 434     User *U = *UI;
 435     if (!BinaryOperator::isNeg(U)) continue;
 436
 437     // We found one!  Now we have to make sure that the definition dominates
 438     // this use.  We do this by moving it to the entry block (if it is a
 439     // non-instruction value) or right after the definition.  These negates will
 440     // be zapped by reassociate later, so we don't need much finesse here.
 441     BinaryOperator *TheNeg = cast<BinaryOperator>(U);
 442
 443     // Verify that the negate is in this function, V might be a constant expr.
 444     if (TheNeg->getParent()->getParent() != BI->getParent()->getParent())
 445       continue;
 446
 447     BasicBlock::iterator InsertPt;
 448     if (Instruction *InstInput = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 449       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InstInput)) {
 450         InsertPt = II->getNormalDest()->begin();
 451       } else {
 452         InsertPt = InstInput;
 453         ++InsertPt;
 454       }
 455       while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
 456     } else {
 457       InsertPt = TheNeg->getParent()->getParent()->getEntryBlock().begin();
 458     }
 459     TheNeg->moveBefore(InsertPt);
 460     return TheNeg;
 461   }
 462
 463   // Insert a 'neg' instruction that subtracts the value from zero to get the
 464   // negation.
 465   return BinaryOperator::CreateNeg(V, V->getName() + ".neg", BI);
 466 }
 467
 468 /// ShouldBreakUpSubtract - Return true if we should break up this subtract of
 469 /// X-Y into (X + -Y).
 470 static bool ShouldBreakUpSubtract(Instruction *Sub) {
 471   // If this is a negation, we can't split it up!
 472   if (BinaryOperator::isNeg(Sub))
 473     return false;
 474
 475   // Don't bother to break this up unless either the LHS is an associable add or
 476   // subtract or if this is only used by one.
 477   if (isReassociableOp(Sub->getOperand(0), Instruction::Add) ||
 478       isReassociableOp(Sub->getOperand(0), Instruction::Sub))
 479     return true;
 480   if (isReassociableOp(Sub->getOperand(1), Instruction::Add) ||
 481       isReassociableOp(Sub->getOperand(1), Instruction::Sub))
 482     return true;
 483   if (Sub->hasOneUse() &&
 484       (isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Add) ||
 485        isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Sub)))
 486     return true;
 487
 488   return false;
 489 }
 490
 491 /// BreakUpSubtract - If we have (X-Y), and if either X is an add, or if this is
 492 /// only used by an add, transform this into (X+(0-Y)) to promote better
 493 /// reassociation.
 494 static Instruction *BreakUpSubtract(Instruction *Sub,
 495                          DenseMap<AssertingVH<Value>, unsigned> &ValueRankMap) {
 496   // Convert a subtract into an add and a neg instruction. This allows sub
 497   // instructions to be commuted with other add instructions.
 498   //
 499   // Calculate the negative value of Operand 1 of the sub instruction,
 500   // and set it as the RHS of the add instruction we just made.
 501   //
 502   Value *NegVal = NegateValue(Sub->getOperand(1), Sub);
 503   Instruction *New =
 504     BinaryOperator::CreateAdd(Sub->getOperand(0), NegVal, "", Sub);
 505   New->takeName(Sub);
 506
 507   // Everyone now refers to the add instruction.
 508   ValueRankMap.erase(Sub);
 509   Sub->replaceAllUsesWith(New);
 510   New->setDebugLoc(Sub->getDebugLoc());
 511   Sub->eraseFromParent();
 512
 513   DEBUG(dbgs() << "Negated: " << *New << '\n');
 514   return New;
 515 }
 516
 517 /// ConvertShiftToMul - If this is a shift of a reassociable multiply or is used
 518 /// by one, change this into a multiply by a constant to assist with further
 519 /// reassociation.
 520 static Instruction *ConvertShiftToMul(Instruction *Shl,
 521                          DenseMap<AssertingVH<Value>, unsigned> &ValueRankMap) {
 522   // If an operand of this shift is a reassociable multiply, or if the shift
 523   // is used by a reassociable multiply or add, turn into a multiply.
 524   if (isReassociableOp(Shl->getOperand(0), Instruction::Mul) ||
 525       (Shl->hasOneUse() &&
 526        (isReassociableOp(Shl->use_back(), Instruction::Mul) ||
 527         isReassociableOp(Shl->use_back(), Instruction::Add)))) {
 528     Constant *MulCst = ConstantInt::get(Shl->getType(), 1);
 529     MulCst = ConstantExpr::getShl(MulCst, cast<Constant>(Shl->getOperand(1)));
 530
 531     Instruction *Mul =
 532       BinaryOperator::CreateMul(Shl->getOperand(0), MulCst, "", Shl);
 533     ValueRankMap.erase(Shl);
 534     Mul->takeName(Shl);
 535     Shl->replaceAllUsesWith(Mul);
 536     Mul->setDebugLoc(Shl->getDebugLoc());
 537     Shl->eraseFromParent();
 538     return Mul;
 539   }
 540   return 0;
 541 }
 542
 543 // Scan backwards and forwards among values with the same rank as element i to
 544 // see if X exists.  If X does not exist, return i.  This is useful when
 545 // scanning for 'x' when we see '-x' because they both get the same rank.
 546 static unsigned FindInOperandList(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops, unsigned i,
 547                                   Value *X) {
 548   unsigned XRank = Ops[i].Rank;
 549   unsigned e = Ops.size();
 550   for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j].Rank == XRank; ++j)
 551     if (Ops[j].Op == X)
 552       return j;
 553   // Scan backwards.
 554   for (unsigned j = i-1; j != ~0U && Ops[j].Rank == XRank; --j)
 555     if (Ops[j].Op == X)
 556       return j;
 557   return i;
 558 }
 559
 560 /// EmitAddTreeOfValues - Emit a tree of add instructions, summing Ops together
 561 /// and returning the result.  Insert the tree before I.
 562 static Value *EmitAddTreeOfValues(Instruction *I,
 563                                   SmallVectorImpl<WeakVH> &Ops){
 564   if (Ops.size() == 1) return Ops.back();
 565
 566   Value *V1 = Ops.back();
 567   Ops.pop_back();
 568   Value *V2 = EmitAddTreeOfValues(I, Ops);
 569   return BinaryOperator::CreateAdd(V2, V1, "tmp", I);
 570 }
 571
 572 /// RemoveFactorFromExpression - If V is an expression tree that is a
 573 /// multiplication sequence, and if this sequence contains a multiply by Factor,
 574 /// remove Factor from the tree and return the new tree.
 575 Value *Reassociate::RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor) {
 576   BinaryOperator *BO = isReassociableOp(V, Instruction::Mul);
 577   if (!BO) return 0;
 578
 579   SmallVector<ValueEntry, 8> Factors;
 580   LinearizeExprTree(BO, Factors);
 581
 582   bool FoundFactor = false;
 583   bool NeedsNegate = false;
 584   for (unsigned i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i) {
 585     if (Factors[i].Op == Factor) {
 586       FoundFactor = true;
 587       Factors.erase(Factors.begin()+i);
 588       break;
 589     }
 590
 591     // If this is a negative version of this factor, remove it.
 592     if (ConstantInt *FC1 = dyn_cast<ConstantInt>(Factor))
 593       if (ConstantInt *FC2 = dyn_cast<ConstantInt>(Factors[i].Op))
 594         if (FC1->getValue() == -FC2->getValue()) {
 595           FoundFactor = NeedsNegate = true;
 596           Factors.erase(Factors.begin()+i);
 597           break;
 598         }
 599   }
 600
 601   if (!FoundFactor) {
 602     // Make sure to restore the operands to the expression tree.
 603     RewriteExprTree(BO, Factors);
 604     return 0;
 605   }
 606
 607   BasicBlock::iterator InsertPt = BO; ++InsertPt;
 608
 609   // If this was just a single multiply, remove the multiply and return the only
 610   // remaining operand.
 611   if (Factors.size() == 1) {
 612     ValueRankMap.erase(BO);
 613     DeadInsts.push_back(BO);
 614     V = Factors[0].Op;
 615   } else {
 616     RewriteExprTree(BO, Factors);
 617     V = BO;
 618   }
 619
 620   if (NeedsNegate)
 621     V = BinaryOperator::CreateNeg(V, "neg", InsertPt);
 622
 623   return V;
 624 }
 625
 626 /// FindSingleUseMultiplyFactors - If V is a single-use multiply, recursively
 627 /// add its operands as factors, otherwise add V to the list of factors.
 628 ///
 629 /// Ops is the top-level list of add operands we're trying to factor.
 630 static void FindSingleUseMultiplyFactors(Value *V,
 631                                          SmallVectorImpl<Value*> &Factors,
 632                                        const SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
 633                                          bool IsRoot) {
 634   BinaryOperator *BO;
 635   if (!(V->hasOneUse() || V->use_empty()) || // More than one use.
 636       !(BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) ||
 637       BO->getOpcode() != Instruction::Mul) {
 638     Factors.push_back(V);
 639     return;
 640   }
 641
 642   // If this value has a single use because it is another input to the add
 643   // tree we're reassociating and we dropped its use, it actually has two
 644   // uses and we can't factor it.
 645   if (!IsRoot) {
 646     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 647       if (Ops[i].Op == V) {
 648         Factors.push_back(V);
 649         return;
 650       }
 651   }
 652
 653
 654   // Otherwise, add the LHS and RHS to the list of factors.
 655   FindSingleUseMultiplyFactors(BO->getOperand(1), Factors, Ops, false);
 656   FindSingleUseMultiplyFactors(BO->getOperand(0), Factors, Ops, false);
 657 }
 658
 659 /// OptimizeAndOrXor - Optimize a series of operands to an 'and', 'or', or 'xor'
 660 /// instruction.  This optimizes based on identities.  If it can be reduced to
 661 /// a single Value, it is returned, otherwise the Ops list is mutated as
 662 /// necessary.
 663 static Value *OptimizeAndOrXor(unsigned Opcode,
 664                                SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
 665   // Scan the operand lists looking for X and ~X pairs, along with X,X pairs.
 666   // If we find any, we can simplify the expression. X&~X == 0, X|~X == -1.
 667   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 668     // First, check for X and ~X in the operand list.
 669     assert(i < Ops.size());
 670     if (BinaryOperator::isNot(Ops[i].Op)) {    // Cannot occur for ^.
 671       Value *X = BinaryOperator::getNotArgument(Ops[i].Op);
 672       unsigned FoundX = FindInOperandList(Ops, i, X);
 673       if (FoundX != i) {
 674         if (Opcode == Instruction::And)   // ...&X&~X = 0
 675           return Constant::getNullValue(X->getType());
 676
 677         if (Opcode == Instruction::Or)    // ...|X|~X = -1
 678           return Constant::getAllOnesValue(X->getType());
 679       }
 680     }
 681
 682     // Next, check for duplicate pairs of values, which we assume are next to
 683     // each other, due to our sorting criteria.
 684     assert(i < Ops.size());
 685     if (i+1 != Ops.size() && Ops[i+1].Op == Ops[i].Op) {
 686       if (Opcode == Instruction::And || Opcode == Instruction::Or) {
 687         // Drop duplicate values for And and Or.
 688         Ops.erase(Ops.begin()+i);
 689         --i; --e;
 690         ++NumAnnihil;
 691         continue;
 692       }
 693
 694       // Drop pairs of values for Xor.
 695       assert(Opcode == Instruction::Xor);
 696       if (e == 2)
 697         return Constant::getNullValue(Ops[0].Op->getType());
 698
 699       // Y ^ X^X -> Y
 700       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
 701       i -= 1; e -= 2;
 702       ++NumAnnihil;
 703     }
 704   }
 705   return 0;
 706 }
 707
 708 /// OptimizeAdd - Optimize a series of operands to an 'add' instruction.  This
 709 /// optimizes based on identities.  If it can be reduced to a single Value, it
 710 /// is returned, otherwise the Ops list is mutated as necessary.
 711 Value *Reassociate::OptimizeAdd(Instruction *I,
 712                                 SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
 713   // Scan the operand lists looking for X and -X pairs.  If we find any, we
 714   // can simplify the expression. X+-X == 0.  While we're at it, scan for any
 715   // duplicates.  We want to canonicalize Y+Y+Y+Z -> 3*Y+Z.
 716   //
 717   // TODO: We could handle "X + ~X" -> "-1" if we wanted, since "-X = ~X+1".
 718   //
 719   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 720     Value *TheOp = Ops[i].Op;
 721     // Check to see if we've seen this operand before.  If so, we factor all
 722     // instances of the operand together.  Due to our sorting criteria, we know
 723     // that these need to be next to each other in the vector.
 724     if (i+1 != Ops.size() && Ops[i+1].Op == TheOp) {
 725       // Rescan the list, remove all instances of this operand from the expr.
 726       unsigned NumFound = 0;
 727       do {
 728         Ops.erase(Ops.begin()+i);
 729         ++NumFound;
 730       } while (i != Ops.size() && Ops[i].Op == TheOp);
 731
 732       DEBUG(errs() << "\nFACTORING [" << NumFound << "]: " << *TheOp << '\n');
 733       ++NumFactor;
 734
 735       // Insert a new multiply.
 736       Value *Mul = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(I->getType()), NumFound);
 737       Mul = BinaryOperator::CreateMul(TheOp, Mul, "factor", I);
 738
 739       // Now that we have inserted a multiply, optimize it. This allows us to
 740       // handle cases that require multiple factoring steps, such as this:
 741       // (X*2) + (X*2) + (X*2) -> (X*2)*3 -> X*6
 742       RedoInsts.push_back(Mul);
 743
 744       // If every add operand was a duplicate, return the multiply.
 745       if (Ops.empty())
 746         return Mul;
 747
 748       // Otherwise, we had some input that didn't have the dupe, such as
 749       // "A + A + B" -> "A*2 + B".  Add the new multiply to the list of
 750       // things being added by this operation.
 751       Ops.insert(Ops.begin(), ValueEntry(getRank(Mul), Mul));
 752
 753       --i;
 754       e = Ops.size();
 755       continue;
 756     }
 757
 758     // Check for X and -X in the operand list.
 759     if (!BinaryOperator::isNeg(TheOp))
 760       continue;
 761
 762     Value *X = BinaryOperator::getNegArgument(TheOp);
 763     unsigned FoundX = FindInOperandList(Ops, i, X);
 764     if (FoundX == i)
 765       continue;
 766
 767     // Remove X and -X from the operand list.
 768     if (Ops.size() == 2)
 769       return Constant::getNullValue(X->getType());
 770
 771     Ops.erase(Ops.begin()+i);
 772     if (i < FoundX)
 773       --FoundX;
 774     else
 775       --i;   // Need to back up an extra one.
 776     Ops.erase(Ops.begin()+FoundX);
 777     ++NumAnnihil;
 778     --i;     // Revisit element.
 779     e -= 2;  // Removed two elements.
 780   }
 781
 782   // Scan the operand list, checking to see if there are any common factors
 783   // between operands.  Consider something like A*A+A*B*C+D.  We would like to
 784   // reassociate this to A*(A+B*C)+D, which reduces the number of multiplies.
 785   // To efficiently find this, we count the number of times a factor occurs
 786   // for any ADD operands that are MULs.
 787   DenseMap<Value*, unsigned> FactorOccurrences;
 788
 789   // Keep track of each multiply we see, to avoid triggering on (X*4)+(X*4)
 790   // where they are actually the same multiply.
 791   unsigned MaxOcc = 0;
 792   Value *MaxOccVal = 0;
 793   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 794     BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Ops[i].Op);
 795     if (BOp == 0 || BOp->getOpcode() != Instruction::Mul || !BOp->use_empty())
 796       continue;
 797
 798     // Compute all of the factors of this added value.
 799     SmallVector<Value*, 8> Factors;
 800     FindSingleUseMultiplyFactors(BOp, Factors, Ops, true);
 801     assert(Factors.size() > 1 && "Bad linearize!");
 802
 803     // Add one to FactorOccurrences for each unique factor in this op.
 804     SmallPtrSet<Value*, 8> Duplicates;
 805     for (unsigned i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i) {
 806       Value *Factor = Factors[i];
 807       if (!Duplicates.insert(Factor)) continue;
 808
 809       unsigned Occ = ++FactorOccurrences[Factor];
 810       if (Occ > MaxOcc) { MaxOcc = Occ; MaxOccVal = Factor; }
 811
 812       // If Factor is a negative constant, add the negated value as a factor
 813       // because we can percolate the negate out.  Watch for minint, which
 814       // cannot be positivified.
 815       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Factor))
 816         if (CI->isNegative() && !CI->isMinValue(true)) {
 817           Factor = ConstantInt::get(CI->getContext(), -CI->getValue());
 818           assert(!Duplicates.count(Factor) &&
 819                  "Shouldn't have two constant factors, missed a canonicalize");
 820
 821           unsigned Occ = ++FactorOccurrences[Factor];
 822           if (Occ > MaxOcc) { MaxOcc = Occ; MaxOccVal = Factor; }
 823         }
 824     }
 825   }
 826
 827   // If any factor occurred more than one time, we can pull it out.
 828   if (MaxOcc > 1) {
 829     DEBUG(errs() << "\nFACTORING [" << MaxOcc << "]: " << *MaxOccVal << '\n');
 830     ++NumFactor;
 831
 832     // Create a new instruction that uses the MaxOccVal twice.  If we don't do
 833     // this, we could otherwise run into situations where removing a factor
 834     // from an expression will drop a use of maxocc, and this can cause
 835     // RemoveFactorFromExpression on successive values to behave differently.
 836     Instruction *DummyInst = BinaryOperator::CreateAdd(MaxOccVal, MaxOccVal);
 837     SmallVector<WeakVH, 4> NewMulOps;
 838     for (unsigned i = 0; i != Ops.size(); ++i) {
 839       // Only try to remove factors from expressions we're allowed to.
 840       BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Ops[i].Op);
 841       if (BOp == 0 || BOp->getOpcode() != Instruction::Mul || !BOp->use_empty())
 842         continue;
 843
 844       if (Value *V = RemoveFactorFromExpression(Ops[i].Op, MaxOccVal)) {
 845         // The factorized operand may occur several times.  Convert them all in
 846         // one fell swoop.
 847         for (unsigned j = Ops.size(); j != i;) {
 848           --j;
 849           if (Ops[j].Op == Ops[i].Op) {
 850             NewMulOps.push_back(V);
 851             Ops.erase(Ops.begin()+j);
 852           }
 853         }
 854         --i;
 855       }
 856     }
 857
 858     // No need for extra uses anymore.
 859     delete DummyInst;
 860
 861     unsigned NumAddedValues = NewMulOps.size();
 862     Value *V = EmitAddTreeOfValues(I, NewMulOps);
 863
 864     // Now that we have inserted the add tree, optimize it. This allows us to
 865     // handle cases that require multiple factoring steps, such as this:
 866     // A*A*B + A*A*C   -->   A*(A*B+A*C)   -->   A*(A*(B+C))
 867     assert(NumAddedValues > 1 && "Each occurrence should contribute a value");
 868     (void)NumAddedValues;
 869     V = ReassociateExpression(cast<BinaryOperator>(V));
 870
 871     // Create the multiply.
 872     Value *V2 = BinaryOperator::CreateMul(V, MaxOccVal, "tmp", I);
 873
 874     // Rerun associate on the multiply in case the inner expression turned into
 875     // a multiply.  We want to make sure that we keep things in canonical form.
 876     V2 = ReassociateExpression(cast<BinaryOperator>(V2));
 877
 878     // If every add operand included the factor (e.g. "A*B + A*C"), then the
 879     // entire result expression is just the multiply "A*(B+C)".
 880     if (Ops.empty())
 881       return V2;
 882
 883     // Otherwise, we had some input that didn't have the factor, such as
 884     // "A*B + A*C + D" -> "A*(B+C) + D".  Add the new multiply to the list of
 885     // things being added by this operation.
 886     Ops.insert(Ops.begin(), ValueEntry(getRank(V2), V2));
 887   }
 888
 889   return 0;
 890 }
 891
 892 Value *Reassociate::OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
 893                                        SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
 894   // Now that we have the linearized expression tree, try to optimize it.
 895   // Start by folding any constants that we found.
 896   bool IterateOptimization = false;
 897   if (Ops.size() == 1) return Ops[0].Op;
 898
 899   unsigned Opcode = I->getOpcode();
 900
 901   if (Constant *V1 = dyn_cast<Constant>(Ops[Ops.size()-2].Op))
 902     if (Constant *V2 = dyn_cast<Constant>(Ops.back().Op)) {
 903       Ops.pop_back();
 904       Ops.back().Op = ConstantExpr::get(Opcode, V1, V2);
 905       return OptimizeExpression(I, Ops);
 906     }
 907
 908   // Check for destructive annihilation due to a constant being used.
 909   if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(Ops.back().Op))
 910     switch (Opcode) {
 911     default: break;
 912     case Instruction::And:
 913       if (CstVal->isZero())                  // X & 0 -> 0
 914         return CstVal;
 915       if (CstVal->isAllOnesValue())          // X & -1 -> X
 916         Ops.pop_back();
 917       break;
 918     case Instruction::Mul:
 919       if (CstVal->isZero()) {                // X * 0 -> 0
 920         ++NumAnnihil;
 921         return CstVal;
 922       }
 923
 924       if (cast<ConstantInt>(CstVal)->isOne())
 925         Ops.pop_back();                      // X * 1 -> X
 926       break;
 927     case Instruction::Or:
 928       if (CstVal->isAllOnesValue())          // X | -1 -> -1
 929         return CstVal;
 930       // FALLTHROUGH!
 931     case Instruction::Add:
 932     case Instruction::Xor:
 933       if (CstVal->isZero())                  // X [|^+] 0 -> X
 934         Ops.pop_back();
 935       break;
 936     }
 937   if (Ops.size() == 1) return Ops[0].Op;
 938
 939   // Handle destructive annihilation due to identities between elements in the
 940   // argument list here.
 941   switch (Opcode) {
 942   default: break;
 943   case Instruction::And:
 944   case Instruction::Or:
 945   case Instruction::Xor: {
 946     unsigned NumOps = Ops.size();
 947     if (Value *Result = OptimizeAndOrXor(Opcode, Ops))
 948       return Result;
 949     IterateOptimization |= Ops.size() != NumOps;
 950     break;
 951   }
 952
 953   case Instruction::Add: {
 954     unsigned NumOps = Ops.size();
 955     if (Value *Result = OptimizeAdd(I, Ops))
 956       return Result;
 957     IterateOptimization |= Ops.size() != NumOps;
 958   }
 959
 960     break;
 961   //case Instruction::Mul:
 962   }
 963
 964   if (IterateOptimization)
 965     return OptimizeExpression(I, Ops);
 966   return 0;
 967 }
 968
 969
 970 /// ReassociateInst - Inspect and reassociate the instruction at the
 971 /// given position, post-incrementing the position.
 972 void Reassociate::ReassociateInst(BasicBlock::iterator &BBI) {
 973   Instruction *BI = BBI++;
 974   if (BI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
 975       isa<ConstantInt>(BI->getOperand(1)))
 976     if (Instruction *NI = ConvertShiftToMul(BI, ValueRankMap)) {
 977       MadeChange = true;
 978       BI = NI;
 979     }
 980
 981   // Reject cases where it is pointless to do this.
 982   if (!isa<BinaryOperator>(BI) || BI->getType()->isFloatingPointTy() ||
 983       BI->getType()->isVectorTy())
 984     return;  // Floating point ops are not associative.
 985
 986   // Do not reassociate boolean (i1) expressions.  We want to preserve the
 987   // original order of evaluation for short-circuited comparisons that
 988   // SimplifyCFG has folded to AND/OR expressions.  If the expression
 989   // is not further optimized, it is likely to be transformed back to a
 990   // short-circuited form for code gen, and the source order may have been
 991   // optimized for the most likely conditions.
 992   if (BI->getType()->isIntegerTy(1))
 993     return;
 994
 995   // If this is a subtract instruction which is not already in negate form,
 996   // see if we can convert it to X+-Y.
 997   if (BI->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 998     if (ShouldBreakUpSubtract(BI)) {
 999       BI = BreakUpSubtract(BI, ValueRankMap);
1000       // Reset the BBI iterator in case BreakUpSubtract changed the
1001       // instruction it points to.
1002       BBI = BI;
1003       ++BBI;
1004       MadeChange = true;
1005     } else if (BinaryOperator::isNeg(BI)) {
1006       // Otherwise, this is a negation.  See if the operand is a multiply tree
1007       // and if this is not an inner node of a multiply tree.
1008       if (isReassociableOp(BI->getOperand(1), Instruction::Mul) &&
1009           (!BI->hasOneUse() ||
1010            !isReassociableOp(BI->use_back(), Instruction::Mul))) {
1011         BI = LowerNegateToMultiply(BI, ValueRankMap);
1012         MadeChange = true;
1013       }
1014     }
1015   }
1016
1017   // If this instruction is a commutative binary operator, process it.
1018   if (!BI->isAssociative()) return;
1019   BinaryOperator *I = cast<BinaryOperator>(BI);
1020
1021   // If this is an interior node of a reassociable tree, ignore it until we
1022   // get to the root of the tree, to avoid N^2 analysis.
1023   if (I->hasOneUse() && isReassociableOp(I->use_back(), I->getOpcode()))
1024     return;
1025
1026   // If this is an add tree that is used by a sub instruction, ignore it
1027   // until we process the subtract.
1028   if (I->hasOneUse() && I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1029       cast<Instruction>(I->use_back())->getOpcode() == Instruction::Sub)
1030     return;
1031
1032   ReassociateExpression(I);
1033 }
1034
1035 Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
1036
1037   // First, walk the expression tree, linearizing the tree, collecting the
1038   // operand information.
1039   SmallVector<ValueEntry, 8> Ops;
1040   LinearizeExprTree(I, Ops);
1041
1042   DEBUG(dbgs() << "RAIn:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
1043
1044   // Now that we have linearized the tree to a list and have gathered all of
1045   // the operands and their ranks, sort the operands by their rank.  Use a
1046   // stable_sort so that values with equal ranks will have their relative
1047   // positions maintained (and so the compiler is deterministic).  Note that
1048   // this sorts so that the highest ranking values end up at the beginning of
1049   // the vector.
1050   std::stable_sort(Ops.begin(), Ops.end());
1051
1052   // OptimizeExpression - Now that we have the expression tree in a convenient
1053   // sorted form, optimize it globally if possible.
1054   if (Value *V = OptimizeExpression(I, Ops)) {
1055     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
1056     // eliminate it.
1057     DEBUG(dbgs() << "Reassoc to scalar: " << *V << '\n');
1058     I->replaceAllUsesWith(V);
1059     if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V))
1060       VI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1061     RemoveDeadBinaryOp(I);
1062     ++NumAnnihil;
1063     return V;
1064   }
1065
1066   // We want to sink immediates as deeply as possible except in the case where
1067   // this is a multiply tree used only by an add, and the immediate is a -1.
1068   // In this case we reassociate to put the negation on the outside so that we
1069   // can fold the negation into the add: (-X)*Y + Z -> Z-X*Y
1070   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul && I->hasOneUse() &&
1071       cast<Instruction>(I->use_back())->getOpcode() == Instruction::Add &&
1072       isa<ConstantInt>(Ops.back().Op) &&
1073       cast<ConstantInt>(Ops.back().Op)->isAllOnesValue()) {
1074     ValueEntry Tmp = Ops.pop_back_val();
1075     Ops.insert(Ops.begin(), Tmp);
1076   }
1077
1078   DEBUG(dbgs() << "RAOut:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
1079
1080   if (Ops.size() == 1) {
1081     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
1082     // eliminate it.
1083     I->replaceAllUsesWith(Ops[0].Op);
1084     if (Instruction *OI = dyn_cast<Instruction>(Ops[0].Op))
1085       OI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1086     RemoveDeadBinaryOp(I);
1087     return Ops[0].Op;
1088   }
1089
1090   // Now that we ordered and optimized the expressions, splat them back into
1091   // the expression tree, removing any unneeded nodes.
1092   RewriteExprTree(I, Ops);
1093   return I;
1094 }
1095
1096
1097 bool Reassociate::runOnFunction(Function &F) {
1098   // Recalculate the rank map for F
1099   BuildRankMap(F);
1100
1101   MadeChange = false;
1102   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
1103     for (BasicBlock::iterator BBI = FI->begin(); BBI != FI->end(); )
1104       ReassociateInst(BBI);
1105
1106   // Now that we're done, revisit any instructions which are likely to
1107   // have secondary reassociation opportunities.
1108   while (!RedoInsts.empty())
1109     if (Value *V = RedoInsts.pop_back_val()) {
1110       BasicBlock::iterator BBI = cast<Instruction>(V);
1111       ReassociateInst(BBI);
1112     }
1113
1114   // Now that we're done, delete any instructions which are no longer used.
1115   while (!DeadInsts.empty())
1116     if (Value *V = DeadInsts.pop_back_val())
1117       RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(V);
1118
1119   // We are done with the rank map.
1120   RankMap.clear();
1121   ValueRankMap.clear();
1122   return MadeChange;
1123 }
1124