]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/SimplifyCFG.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r304149, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/ADT/APInt.h"
15 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
18 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
19 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
25 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
26 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
27 #include "llvm/Analysis/EHPersonalities.h"
28 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
29 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
31 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
32 #include "llvm/IR/CallSite.h"
33 #include "llvm/IR/CFG.h"
34 #include "llvm/IR/Constant.h"
35 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
36 #include "llvm/IR/Constants.h"
37 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
38 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
39 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
40 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
41 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
43 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
44 #include "llvm/IR/Instruction.h"
45 #include "llvm/IR/Instructions.h"
46 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
47 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
48 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
49 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
50 #include "llvm/IR/Metadata.h"
51 #include "llvm/IR/Module.h"
52 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
53 #include "llvm/IR/Operator.h"
54 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
55 #include "llvm/IR/Type.h"
56 #include "llvm/IR/User.h"
57 #include "llvm/IR/Value.h"
58 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
59 #include "llvm/Support/Casting.h"
60 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
61 #include "llvm/Support/Debug.h"
62 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
63 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
64 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
65 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
66 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
67 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
68 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
69 #include <algorithm>
70 #include <cassert>
71 #include <climits>
72 #include <cstddef>
73 #include <cstdint>
74 #include <iterator>
75 #include <map>
76 #include <set>
77 #include <utility>
78 #include <vector>
79
80 using namespace llvm;
81 using namespace PatternMatch;
82
83 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
84
85 // Chosen as 2 so as to be cheap, but still to have enough power to fold
86 // a select, so the "clamp" idiom (of a min followed by a max) will be caught.
87 // To catch this, we need to fold a compare and a select, hence '2' being the
88 // minimum reasonable default.
89 static cl::opt<unsigned> PHINodeFoldingThreshold(
90     "phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(2),
91     cl::desc(
92         "Control the amount of phi node folding to perform (default = 2)"));
93
94 static cl::opt<bool> DupRet(
95     "simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
96     cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
97
98 static cl::opt<bool>
99     SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
100                cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
101
102 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
103     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
104     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
105
106 static cl::opt<bool> MergeCondStores(
107     "simplifycfg-merge-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
108     cl::desc("Hoist conditional stores even if an unconditional store does not "
109              "precede - hoist multiple conditional stores into a single "
110              "predicated store"));
111
112 static cl::opt<bool> MergeCondStoresAggressively(
113     "simplifycfg-merge-cond-stores-aggressively", cl::Hidden, cl::init(false),
114     cl::desc("When merging conditional stores, do so even if the resultant "
115              "basic blocks are unlikely to be if-converted as a result"));
116
117 static cl::opt<bool> SpeculateOneExpensiveInst(
118     "speculate-one-expensive-inst", cl::Hidden, cl::init(true),
119     cl::desc("Allow exactly one expensive instruction to be speculatively "
120              "executed"));
121
122 static cl::opt<unsigned> MaxSpeculationDepth(
123     "max-speculation-depth", cl::Hidden, cl::init(10),
124     cl::desc("Limit maximum recursion depth when calculating costs of "
125              "speculatively executed instructions"));
126
127 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
128 STATISTIC(NumLinearMaps,
129           "Number of switch instructions turned into linear mapping");
130 STATISTIC(NumLookupTables,
131           "Number of switch instructions turned into lookup tables");
132 STATISTIC(
133     NumLookupTablesHoles,
134     "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
135 STATISTIC(NumTableCmpReuses, "Number of reused switch table lookup compares");
136 STATISTIC(NumSinkCommons,
137           "Number of common instructions sunk down to the end block");
138 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
139
140 namespace {
141
142 // The first field contains the value that the switch produces when a certain
143 // case group is selected, and the second field is a vector containing the
144 // cases composing the case group.
145 typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
146     SwitchCaseResultVectorTy;
147 // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
148 // and the second field contains the value generated for a certain case in the
149 // switch for that PHI.
150 typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
151
152 /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
153 struct ValueEqualityComparisonCase {
154   ConstantInt *Value;
155   BasicBlock *Dest;
156
157   ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
158       : Value(Value), Dest(Dest) {}
159
160   bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
161     // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
162     return Value < RHS.Value;
163   }
164
165   bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
166 };
167
168 class SimplifyCFGOpt {
169   const TargetTransformInfo &TTI;
170   const DataLayout &DL;
171   unsigned BonusInstThreshold;
172   AssumptionCache *AC;
173   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders;
174   // See comments in SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch.
175   bool LateSimplifyCFG;
176   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
177   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(
178       TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
179   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
180                                                      BasicBlock *Pred,
181                                                      IRBuilder<> &Builder);
182   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
183                                            IRBuilder<> &Builder);
184
185   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
186   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
187   bool SimplifySingleResume(ResumeInst *RI);
188   bool SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI);
189   bool SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI);
190   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
191   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
192   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
193   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
194   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
195
196 public:
197   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
198                  unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
199                  SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders,
200                  bool LateSimplifyCFG)
201       : TTI(TTI), DL(DL), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), AC(AC),
202         LoopHeaders(LoopHeaders), LateSimplifyCFG(LateSimplifyCFG) {}
203
204   bool run(BasicBlock *BB);
205 };
206
207 } // end anonymous namespace
208
209 /// Return true if it is safe to merge these two
210 /// terminator instructions together.
211 static bool
212 SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2,
213                        SmallSetVector<BasicBlock *, 4> *FailBlocks = nullptr) {
214   if (SI1 == SI2)
215     return false; // Can't merge with self!
216
217   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
218   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
219   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
220   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
221   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
222
223   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
224   bool Fail = false;
225   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
226     if (SI1Succs.count(Succ))
227       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
228         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
229         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
230             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)) {
231           if (FailBlocks)
232             FailBlocks->insert(Succ);
233           Fail = true;
234         }
235       }
236
237   return !Fail;
238 }
239
240 /// Return true if it is safe and profitable to merge these two terminator
241 /// instructions together, where SI1 is an unconditional branch. PhiNodes will
242 /// store all PHI nodes in common successors.
243 static bool
244 isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1, BranchInst *SI2,
245                                 Instruction *Cond,
246                                 SmallVectorImpl<PHINode *> &PhiNodes) {
247   if (SI1 == SI2)
248     return false; // Can't merge with self!
249   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
250
251   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
252   // common successors:
253   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
254   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
255   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
256   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
257   if (!Ci2)
258     return false;
259   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
260         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
261       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
262         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
263     return false;
264
265   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
266   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
267   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
268   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
269     if (SI1Succs.count(Succ))
270       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
271         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
272         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
273             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
274           return false;
275         PhiNodes.push_back(PN);
276       }
277   return true;
278 }
279
280 /// Update PHI nodes in Succ to indicate that there will now be entries in it
281 /// from the 'NewPred' block. The values that will be flowing into the PHI nodes
282 /// will be the same as those coming in from ExistPred, an existing predecessor
283 /// of Succ.
284 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
285                                   BasicBlock *ExistPred) {
286   if (!isa<PHINode>(Succ->begin()))
287     return; // Quick exit if nothing to do
288
289   PHINode *PN;
290   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
291     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
292 }
293
294 /// Compute an abstract "cost" of speculating the given instruction,
295 /// which is assumed to be safe to speculate. TCC_Free means cheap,
296 /// TCC_Basic means less cheap, and TCC_Expensive means prohibitively
297 /// expensive.
298 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I,
299                                        const TargetTransformInfo &TTI) {
300   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
301          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
302   return TTI.getUserCost(I);
303 }
304
305 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
306 /// return true if the specified value dominates the block.  We
307 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
308 /// which works well enough for us.
309 ///
310 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
311 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
312 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
313 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
314 /// set and true is returned.
315 ///
316 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
317 /// Select whose cost is 2.
318 ///
319 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
320 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
321 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
322 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
323                                 SmallPtrSetImpl<Instruction *> *AggressiveInsts,
324                                 unsigned &CostRemaining,
325                                 const TargetTransformInfo &TTI,
326                                 unsigned Depth = 0) {
327   // It is possible to hit a zero-cost cycle (phi/gep instructions for example),
328   // so limit the recursion depth.
329   // TODO: While this recursion limit does prevent pathological behavior, it
330   // would be better to track visited instructions to avoid cycles.
331   if (Depth == MaxSpeculationDepth)
332     return false;
333
334   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
335   if (!I) {
336     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
337     // can be executed unconditionally.
338     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
339       if (C->canTrap())
340         return false;
341     return true;
342   }
343   BasicBlock *PBB = I->getParent();
344
345   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
346   // the bottom of this block.
347   if (PBB == BB)
348     return false;
349
350   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
351   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
352   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
353   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
354   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
355     return true;
356
357   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
358   // instructions in the 'if region'.
359   if (!AggressiveInsts)
360     return false;
361
362   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
363   if (AggressiveInsts->count(I))
364     return true;
365
366   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
367   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
368   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
369   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
370     return false;
371
372   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
373
374   // Allow exactly one instruction to be speculated regardless of its cost
375   // (as long as it is safe to do so).
376   // This is intended to flatten the CFG even if the instruction is a division
377   // or other expensive operation. The speculation of an expensive instruction
378   // is expected to be undone in CodeGenPrepare if the speculation has not
379   // enabled further IR optimizations.
380   if (Cost > CostRemaining &&
381       (!SpeculateOneExpensiveInst || !AggressiveInsts->empty() || Depth > 0))
382     return false;
383
384   // Avoid unsigned wrap.
385   CostRemaining = (Cost > CostRemaining) ? 0 : CostRemaining - Cost;
386
387   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
388   // not take us over the cost threshold.
389   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
390     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI,
391                              Depth + 1))
392       return false;
393   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
394   AggressiveInsts->insert(I);
395   return true;
396 }
397
398 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
399 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
400 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
401   // Normal constant int.
402   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
403   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
404     return CI;
405
406   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
407   // ConstantInt if possible.
408   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
409
410   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
411   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
412     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
413
414   // IntToPtr const int.
415   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
416     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
417       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
418         // The constant is very likely to have the right type already.
419         if (CI->getType() == PtrTy)
420           return CI;
421         else
422           return cast<ConstantInt>(
423               ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
424       }
425   return nullptr;
426 }
427
428 namespace {
429
430 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
431 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
432 /// structure.
433 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
434 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
435 /// representing the different cases for the switch.
436 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
437 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
438 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
439 /// fail.
440 struct ConstantComparesGatherer {
441   const DataLayout &DL;
442   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
443   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
444   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
445   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
446
447   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
448   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
449       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
450     gather(Cond);
451   }
452
453   /// Prevent copy
454   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
455   ConstantComparesGatherer &
456   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
457
458 private:
459   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
460   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
461   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
462     if (CompValue && CompValue != NewVal)
463       return false;
464     CompValue = NewVal;
465     return (CompValue != nullptr);
466   }
467
468   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
469   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
470   /// match depending on isEQ).
471   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
472   /// against is placed in CompValue.
473   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
474   /// is found but the value compared to is different.
475   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
476     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
477     ICmpInst *ICI;
478     ConstantInt *C;
479     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
480           (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
481       return false;
482     }
483
484     Value *RHSVal;
485     const APInt *RHSC;
486
487     // Pattern match a special case
488     // (x & ~2^z) == y --> x == y || x == y|2^z
489     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
490     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE)) {
491
492       // It's a little bit hard to see why the following transformations are
493       // correct. Here is a CVC3 program to verify them for 64-bit values:
494
495       /*
496          ONE  : BITVECTOR(64) = BVZEROEXTEND(0bin1, 63);
497          x    : BITVECTOR(64);
498          y    : BITVECTOR(64);
499          z    : BITVECTOR(64);
500          mask : BITVECTOR(64) = BVSHL(ONE, z);
501          QUERY( (y & ~mask = y) =>
502                 ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
503          );
504          QUERY( (y |  mask = y) =>
505                 ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
506          );
507       */
508
509       // Please note that each pattern must be a dual implication (<--> or
510       // iff). One directional implication can create spurious matches. If the
511       // implication is only one-way, an unsatisfiable condition on the left
512       // side can imply a satisfiable condition on the right side. Dual
513       // implication ensures that satisfiable conditions are transformed to
514       // other satisfiable conditions and unsatisfiable conditions are
515       // transformed to other unsatisfiable conditions.
516
517       // Here is a concrete example of a unsatisfiable condition on the left
518       // implying a satisfiable condition on the right:
519       //
520       // mask = (1 << z)
521       // (x & ~mask) == y  --> (x == y || x == (y | mask))
522       //
523       // Substituting y = 3, z = 0 yields:
524       // (x & -2) == 3 --> (x == 3 || x == 2)
525
526       // Pattern match a special case:
527       /*
528         QUERY( (y & ~mask = y) =>
529                ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
530         );
531       */
532       if (match(ICI->getOperand(0),
533                 m_And(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
534         APInt Mask = ~*RHSC;
535         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() & ~Mask) == C->getValue()) {
536           // If we already have a value for the switch, it has to match!
537           if (!setValueOnce(RHSVal))
538             return false;
539
540           Vals.push_back(C);
541           Vals.push_back(
542               ConstantInt::get(C->getContext(),
543                                C->getValue() | Mask));
544           UsedICmps++;
545           return true;
546         }
547       }
548
549       // Pattern match a special case:
550       /*
551         QUERY( (y |  mask = y) =>
552                ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
553         );
554       */
555       if (match(ICI->getOperand(0),
556                 m_Or(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
557         APInt Mask = *RHSC;
558         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() | Mask) == C->getValue()) {
559           // If we already have a value for the switch, it has to match!
560           if (!setValueOnce(RHSVal))
561             return false;
562
563           Vals.push_back(C);
564           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
565                                           C->getValue() & ~Mask));
566           UsedICmps++;
567           return true;
568         }
569       }
570
571       // If we already have a value for the switch, it has to match!
572       if (!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
573         return false;
574
575       UsedICmps++;
576       Vals.push_back(C);
577       return ICI->getOperand(0);
578     }
579
580     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
581     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
582         ICI->getPredicate(), C->getValue());
583
584     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
585     // compare idiom as emitted by instcombine.
586     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
587     if (match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
588       Span = Span.subtract(*RHSC);
589       CandidateVal = RHSVal;
590     }
591
592     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
593     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
594     // x != 0 && x != 1.
595     if (!isEQ)
596       Span = Span.inverse();
597
598     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
599     if (Span.isSizeLargerThan(8) || Span.isEmptySet()) {
600       return false;
601     }
602
603     // If we already have a value for the switch, it has to match!
604     if (!setValueOnce(CandidateVal))
605       return false;
606
607     // Add all values from the range to the set
608     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
609       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
610
611     UsedICmps++;
612     return true;
613   }
614
615   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
616   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
617   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
618   /// vector.
619   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
620   void gather(Value *V) {
621     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
622     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
623
624     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
625     SmallVector<Value *, 8> DFT;
626     SmallPtrSet<Value *, 8> Visited;
627
628     // Initialize
629     Visited.insert(V);
630     DFT.push_back(V);
631
632     while (!DFT.empty()) {
633       V = DFT.pop_back_val();
634
635       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
636         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
637         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
638           if (Visited.insert(I->getOperand(1)).second)
639             DFT.push_back(I->getOperand(1));
640           if (Visited.insert(I->getOperand(0)).second)
641             DFT.push_back(I->getOperand(0));
642           continue;
643         }
644
645         // Try to match the current instruction
646         if (matchInstruction(I, isEQ))
647           // Match succeed, continue the loop
648           continue;
649       }
650
651       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
652       // comparison against the same value as the others.
653       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
654       if (!Extra) {
655         Extra = V;
656         continue;
657       }
658       // Failed to parse a proper sequence, abort now
659       CompValue = nullptr;
660       break;
661     }
662   }
663 };
664
665 } // end anonymous namespace
666
667 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
668   Instruction *Cond = nullptr;
669   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
670     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
671   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
672     if (BI->isConditional())
673       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
674   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
675     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
676   }
677
678   TI->eraseFromParent();
679   if (Cond)
680     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
681 }
682
683 /// Return true if the specified terminator checks
684 /// to see if a value is equal to constant integer value.
685 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
686   Value *CV = nullptr;
687   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
688     // Do not permit merging of large switch instructions into their
689     // predecessors unless there is only one predecessor.
690     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
691                                                pred_end(SI->getParent())) <=
692         128)
693       CV = SI->getCondition();
694   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
695     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
696       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
697         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
698           CV = ICI->getOperand(0);
699       }
700
701   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
702   if (CV) {
703     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
704       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
705       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
706         CV = Ptr;
707     }
708   }
709   return CV;
710 }
711
712 /// Given a value comparison instruction,
713 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
714 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::GetValueEqualityComparisonCases(
715     TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
716   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
717     Cases.reserve(SI->getNumCases());
718     for (auto Case : SI->cases())
719       Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(Case.getCaseValue(),
720                                                   Case.getCaseSuccessor()));
721     return SI->getDefaultDest();
722   }
723
724   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
725   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
726   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
727   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(
728       GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL), Succ));
729   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
730 }
731
732 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
733 /// in the list that match the specified block.
734 static void
735 EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
736                     std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
737   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
738 }
739
740 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
741 static bool ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
742                           std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C2) {
743   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
744
745   // Make V1 be smaller than V2.
746   if (V1->size() > V2->size())
747     std::swap(V1, V2);
748
749   if (V1->empty())
750     return false;
751   if (V1->size() == 1) {
752     // Just scan V2.
753     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
754     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
755       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
756         return true;
757   }
758
759   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
760   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
761   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
762   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
763   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
764     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
765       return true;
766     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
767       ++i1;
768     else
769       ++i2;
770   }
771   return false;
772 }
773
774 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
775 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
776 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
777 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
778 /// very limited form of jump threading.
779 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(
780     TerminatorInst *TI, BasicBlock *Pred, IRBuilder<> &Builder) {
781   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
782   if (!PredVal)
783     return false; // Not a value comparison in predecessor.
784
785   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
786   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
787   if (ThisVal != PredVal)
788     return false; // Different predicates.
789
790   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
791   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
792
793   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
794   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
795   BasicBlock *PredDef =
796       GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(), PredCases);
797   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases); // Remove default from cases.
798
799   // Find information about how control leaves this block.
800   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
801   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
802   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases); // Remove default from cases.
803
804   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
805   // simplify TI based on this knowledge.
806   if (PredDef == TI->getParent()) {
807     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
808     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
809     // can simplify TI.
810     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
811       return false;
812
813     if (isa<BranchInst>(TI)) {
814       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
815       // uncond br.
816       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
817       // Insert the new branch.
818       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
819       (void)NI;
820
821       // Remove PHI node entries for the dead edge.
822       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
823
824       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
825                    << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
826                    << "\n");
827
828       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
829       return true;
830     }
831
832     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
833     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
834     SmallPtrSet<Constant *, 16> DeadCases;
835     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
836       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
837
838     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
839                  << "Through successor TI: " << *TI);
840
841     // Collect branch weights into a vector.
842     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
843     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
844     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
845     if (HasWeight)
846       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
847            ++MD_i) {
848         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
849         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
850       }
851     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
852       --i;
853       if (DeadCases.count(i->getCaseValue())) {
854         if (HasWeight) {
855           std::swap(Weights[i->getCaseIndex() + 1], Weights.back());
856           Weights.pop_back();
857         }
858         i->getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
859         SI->removeCase(i);
860       }
861     }
862     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
863       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
864                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
865                           .createBranchWeights(Weights));
866
867     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
868     return true;
869   }
870
871   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
872   // which value (or set of values) this is.
873   ConstantInt *TIV = nullptr;
874   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
875   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
876     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
877       if (TIV)
878         return false; // Cannot handle multiple values coming to this block.
879       TIV = PredCases[i].Value;
880     }
881   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
882
883   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
884   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
885   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
886   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
887     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
888       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
889       break;
890     }
891
892   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
893   if (!TheRealDest)
894     TheRealDest = ThisDef;
895
896   // Remove PHI node entries for dead edges.
897   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
898   for (BasicBlock *Succ : successors(TIBB))
899     if (Succ != CheckEdge)
900       Succ->removePredecessor(TIBB);
901     else
902       CheckEdge = nullptr;
903
904   // Insert the new branch.
905   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
906   (void)NI;
907
908   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
909                << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
910                << "\n");
911
912   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
913   return true;
914 }
915
916 namespace {
917
918 /// This class implements a stable ordering of constant
919 /// integers that does not depend on their address.  This is important for
920 /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
921 struct ConstantIntOrdering {
922   bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
923     return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
924   }
925 };
926
927 } // end anonymous namespace
928
929 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
930                                     ConstantInt *const *P2) {
931   const ConstantInt *LHS = *P1;
932   const ConstantInt *RHS = *P2;
933   if (LHS == RHS)
934     return 0;
935   return LHS->getValue().ult(RHS->getValue()) ? 1 : -1;
936 }
937
938 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction *I) {
939   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
940   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
941     if (MDString *MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
942       return MDS->getString().equals("branch_weights");
943
944   return false;
945 }
946
947 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
948 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
949 /// metadata.
950 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
951                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
952   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
953   assert(MD);
954   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
955     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
956     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
957   }
958
959   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
960   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
961   // default weight to be the first entry.
962   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
963     assert(Weights.size() == 2);
964     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
965     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
966       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
967   }
968 }
969
970 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
971 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
972   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
973   if (Max > UINT_MAX) {
974     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
975     for (uint64_t &I : Weights)
976       I >>= Offset;
977   }
978 }
979
980 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
981 /// (either a switch or a branch on "X == c").
982 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
983 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
984 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
985                                                          IRBuilder<> &Builder) {
986   BasicBlock *BB = TI->getParent();
987   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI); // CondVal
988   assert(CV && "Not a comparison?");
989   bool Changed = false;
990
991   SmallVector<BasicBlock *, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
992   while (!Preds.empty()) {
993     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
994
995     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
996     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
997     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI); // PredCondVal
998
999     if (PCV == CV && TI != PTI) {
1000       SmallSetVector<BasicBlock*, 4> FailBlocks;
1001       if (!SafeToMergeTerminators(TI, PTI, &FailBlocks)) {
1002         for (auto *Succ : FailBlocks) {
1003           if (!SplitBlockPredecessors(Succ, TI->getParent(), ".fold.split"))
1004             return false;
1005         }
1006       }
1007
1008       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
1009       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
1010       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
1011
1012       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
1013       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
1014
1015       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
1016       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
1017       // build.
1018       SmallVector<BasicBlock *, 8> NewSuccessors;
1019
1020       // Update the branch weight metadata along the way
1021       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
1022       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
1023       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
1024
1025       if (PredHasWeights) {
1026         GetBranchWeights(PTI, Weights);
1027         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1028         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
1029           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1030       } else if (SuccHasWeights)
1031         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
1032         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
1033         // successor's weights
1034         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
1035
1036       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
1037       if (SuccHasWeights) {
1038         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
1039         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1040         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
1041           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1042       } else if (PredHasWeights)
1043         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
1044
1045       if (PredDefault == BB) {
1046         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
1047         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
1048         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1049         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1050           if (PredCases[i].Dest != BB)
1051             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1052           else {
1053             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
1054             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1055
1056             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1057               // Increase weight for the default case.
1058               Weights[0] += Weights[i + 1];
1059               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1060               Weights.pop_back();
1061             }
1062
1063             PredCases.pop_back();
1064             --i;
1065             --e;
1066           }
1067
1068         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
1069         if (PredDefault != BBDefault) {
1070           PredDefault->removePredecessor(Pred);
1071           PredDefault = BBDefault;
1072           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1073         }
1074
1075         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
1076         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
1077         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1078           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
1079               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
1080             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1081             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1082             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1083               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
1084               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
1085               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
1086               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i + 1]);
1087               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i + 1];
1088             }
1089           }
1090
1091         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1092           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
1093           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
1094           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
1095             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
1096           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
1097           Weights[0] *= SuccWeights[0];
1098         }
1099       } else {
1100         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
1101         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
1102         // activated.
1103         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1104         std::map<ConstantInt *, uint64_t> WeightsForHandled;
1105         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1106           if (PredCases[i].Dest == BB) {
1107             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1108
1109             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1110               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i + 1];
1111               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1112               Weights.pop_back();
1113             }
1114
1115             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1116             PredCases.pop_back();
1117             --i;
1118             --e;
1119           }
1120
1121         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
1122         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
1123         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1124           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
1125             // If this is one we are capable of getting...
1126             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1127               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
1128             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1129             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1130             PTIHandled.erase(
1131                 BBCases[i].Value); // This constant is taken care of
1132           }
1133
1134         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
1135         // they must go to the default destination of TI.
1136         for (ConstantInt *I : PTIHandled) {
1137           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1138             Weights.push_back(WeightsForHandled[I]);
1139           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(I, BBDefault));
1140           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1141         }
1142       }
1143
1144       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
1145       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
1146       // successors.
1147       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
1148         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
1149
1150       Builder.SetInsertPoint(PTI);
1151       // Convert pointer to int before we switch.
1152       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
1153         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
1154                                     "magicptr");
1155       }
1156
1157       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
1158       SwitchInst *NewSI =
1159           Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault, PredCases.size());
1160       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
1161       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
1162         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
1163
1164       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1165         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
1166         FitWeights(Weights);
1167
1168         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
1169
1170         NewSI->setMetadata(
1171             LLVMContext::MD_prof,
1172             MDBuilder(BB->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
1173       }
1174
1175       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1176
1177       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1178       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1179       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1180       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1181       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1182         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1183           if (!InfLoopBlock) {
1184             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1185             // or it won't matter if it's hot. :)
1186             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop",
1187                                               BB->getParent());
1188             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1189           }
1190           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1191         }
1192
1193       Changed = true;
1194     }
1195   }
1196   return Changed;
1197 }
1198
1199 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1200 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1201 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1202 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1203                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1204   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1205     PHINode *PN;
1206     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1207          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1208       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1209       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1210       if (BB1V != BB2V && (BB1V == I1 || BB2V == I2)) {
1211         return false;
1212       }
1213     }
1214   }
1215   return true;
1216 }
1217
1218 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1219
1220 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1221 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1222 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1223 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1224                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1225   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1226   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1227   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1228   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1229   // identical order.
1230   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0); // The true destination.
1231   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1); // The false destination
1232
1233   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1234   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1235
1236   Instruction *I1 = &*BB1_Itr++, *I2 = &*BB2_Itr++;
1237   // Skip debug info if it is not identical.
1238   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1239   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1240   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1241     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1242       I1 = &*BB1_Itr++;
1243     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1244       I2 = &*BB2_Itr++;
1245   }
1246   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1247       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1248     return false;
1249
1250   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1251
1252   bool Changed = false;
1253   do {
1254     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1255     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1256     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1257       goto HoistTerminator;
1258
1259     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1260       return Changed;
1261
1262     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1263     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1264     // the now redundant second instruction.
1265     BIParent->getInstList().splice(BI->getIterator(), BB1->getInstList(), I1);
1266     if (!I2->use_empty())
1267       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1268     I1->andIRFlags(I2);
1269     unsigned KnownIDs[] = {LLVMContext::MD_tbaa,
1270                            LLVMContext::MD_range,
1271                            LLVMContext::MD_fpmath,
1272                            LLVMContext::MD_invariant_load,
1273                            LLVMContext::MD_nonnull,
1274                            LLVMContext::MD_invariant_group,
1275                            LLVMContext::MD_align,
1276                            LLVMContext::MD_dereferenceable,
1277                            LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null,
1278                            LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access};
1279     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1280
1281     // I1 and I2 are being combined into a single instruction.  Its debug
1282     // location is the merged locations of the original instructions.
1283     if (!isa<CallInst>(I1))
1284       I1->setDebugLoc(
1285           DILocation::getMergedLocation(I1->getDebugLoc(), I2->getDebugLoc()));
1286
1287     I2->eraseFromParent();
1288     Changed = true;
1289
1290     I1 = &*BB1_Itr++;
1291     I2 = &*BB2_Itr++;
1292     // Skip debug info if it is not identical.
1293     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1294     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1295     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1296       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1297         I1 = &*BB1_Itr++;
1298       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1299         I2 = &*BB2_Itr++;
1300     }
1301   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1302
1303   return true;
1304
1305 HoistTerminator:
1306   // It may not be possible to hoist an invoke.
1307   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1308     return Changed;
1309
1310   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1311     PHINode *PN;
1312     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1313          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1314       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1315       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1316       if (BB1V == BB2V)
1317         continue;
1318
1319       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1320       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1321       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1322           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1323         return Changed;
1324
1325       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1326         return Changed;
1327       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1328         return Changed;
1329     }
1330   }
1331
1332   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1333   Instruction *NT = I1->clone();
1334   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1335   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1336     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1337     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1338     NT->takeName(I1);
1339   }
1340
1341   IRBuilder<NoFolder> Builder(NT);
1342   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1343   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1344   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1345   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1346   std::map<std::pair<Value *, Value *>, SelectInst *> InsertedSelects;
1347   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1348     PHINode *PN;
1349     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1350          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1351       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1352       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1353       if (BB1V == BB2V)
1354         continue;
1355
1356       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1357       // that determines the right value.
1358       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1359       if (!SI)
1360         SI = cast<SelectInst>(
1361             Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1362                                  BB1V->getName() + "." + BB2V->getName(), BI));
1363
1364       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1365       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1366         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1367           PN->setIncomingValue(i, SI);
1368     }
1369   }
1370
1371   // Update any PHI nodes in our new successors.
1372   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1))
1373     AddPredecessorToBlock(Succ, BIParent, BB1);
1374
1375   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1376   return true;
1377 }
1378
1379 // All instructions in Insts belong to different blocks that all unconditionally
1380 // branch to a common successor. Analyze each instruction and return true if it
1381 // would be possible to sink them into their successor, creating one common
1382 // instruction instead. For every value that would be required to be provided by
1383 // PHI node (because an operand varies in each input block), add to PHIOperands.
1384 static bool canSinkInstructions(
1385     ArrayRef<Instruction *> Insts,
1386     DenseMap<Instruction *, SmallVector<Value *, 4>> &PHIOperands) {
1387   // Prune out obviously bad instructions to move. Any non-store instruction
1388   // must have exactly one use, and we check later that use is by a single,
1389   // common PHI instruction in the successor.
1390   for (auto *I : Insts) {
1391     // These instructions may change or break semantics if moved.
1392     if (isa<PHINode>(I) || I->isEHPad() || isa<AllocaInst>(I) ||
1393         I->getType()->isTokenTy())
1394       return false;
1395
1396     // Conservatively return false if I is an inline-asm instruction. Sinking
1397     // and merging inline-asm instructions can potentially create arguments
1398     // that cannot satisfy the inline-asm constraints.
1399     if (const auto *C = dyn_cast<CallInst>(I))
1400       if (C->isInlineAsm())
1401         return false;
1402
1403     // Everything must have only one use too, apart from stores which
1404     // have no uses.
1405     if (!isa<StoreInst>(I) && !I->hasOneUse())
1406       return false;
1407   }
1408
1409   const Instruction *I0 = Insts.front();
1410   for (auto *I : Insts)
1411     if (!I->isSameOperationAs(I0))
1412       return false;
1413
1414   // All instructions in Insts are known to be the same opcode. If they aren't
1415   // stores, check the only user of each is a PHI or in the same block as the
1416   // instruction, because if a user is in the same block as an instruction
1417   // we're contemplating sinking, it must already be determined to be sinkable.
1418   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1419     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1420     auto *Succ = I0->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(0);
1421     if (!all_of(Insts, [&PNUse,&Succ](const Instruction *I) -> bool {
1422           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1423           return (PNUse &&
1424                   PNUse->getParent() == Succ &&
1425                   PNUse->getIncomingValueForBlock(I->getParent()) == I) ||
1426                  U->getParent() == I->getParent();
1427         }))
1428       return false;
1429   }
1430
1431   // Because SROA can't handle speculating stores of selects, try not
1432   // to sink loads or stores of allocas when we'd have to create a PHI for
1433   // the address operand. Also, because it is likely that loads or stores
1434   // of allocas will disappear when Mem2Reg/SROA is run, don't sink them.
1435   // This can cause code churn which can have unintended consequences down
1436   // the line - see https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30244.
1437   // FIXME: This is a workaround for a deficiency in SROA - see
1438   // https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30188
1439   if (isa<StoreInst>(I0) && any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1440         return isa<AllocaInst>(I->getOperand(1));
1441       }))
1442     return false;
1443   if (isa<LoadInst>(I0) && any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1444         return isa<AllocaInst>(I->getOperand(0));
1445       }))
1446     return false;
1447
1448   for (unsigned OI = 0, OE = I0->getNumOperands(); OI != OE; ++OI) {
1449     if (I0->getOperand(OI)->getType()->isTokenTy())
1450       // Don't touch any operand of token type.
1451       return false;
1452
1453     auto SameAsI0 = [&I0, OI](const Instruction *I) {
1454       assert(I->getNumOperands() == I0->getNumOperands());
1455       return I->getOperand(OI) == I0->getOperand(OI);
1456     };
1457     if (!all_of(Insts, SameAsI0)) {
1458       if (!canReplaceOperandWithVariable(I0, OI))
1459         // We can't create a PHI from this GEP.
1460         return false;
1461       // Don't create indirect calls! The called value is the final operand.
1462       if ((isa<CallInst>(I0) || isa<InvokeInst>(I0)) && OI == OE - 1) {
1463         // FIXME: if the call was *already* indirect, we should do this.
1464         return false;
1465       }
1466       for (auto *I : Insts)
1467         PHIOperands[I].push_back(I->getOperand(OI));
1468     }
1469   }
1470   return true;
1471 }
1472
1473 // Assuming canSinkLastInstruction(Blocks) has returned true, sink the last
1474 // instruction of every block in Blocks to their common successor, commoning
1475 // into one instruction.
1476 static bool sinkLastInstruction(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) {
1477   auto *BBEnd = Blocks[0]->getTerminator()->getSuccessor(0);
1478
1479   // canSinkLastInstruction returning true guarantees that every block has at
1480   // least one non-terminator instruction.
1481   SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1482   for (auto *BB : Blocks) {
1483     Instruction *I = BB->getTerminator();
1484     do {
1485       I = I->getPrevNode();
1486     } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != &BB->front());
1487     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1488       Insts.push_back(I);
1489   }
1490
1491   // The only checking we need to do now is that all users of all instructions
1492   // are the same PHI node. canSinkLastInstruction should have checked this but
1493   // it is slightly over-aggressive - it gets confused by commutative instructions
1494   // so double-check it here.
1495   Instruction *I0 = Insts.front();
1496   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1497     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1498     if (!all_of(Insts, [&PNUse](const Instruction *I) -> bool {
1499           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1500           return U == PNUse;
1501         }))
1502       return false;
1503   }
1504
1505   // We don't need to do any more checking here; canSinkLastInstruction should
1506   // have done it all for us.
1507   SmallVector<Value*, 4> NewOperands;
1508   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O) {
1509     // This check is different to that in canSinkLastInstruction. There, we
1510     // cared about the global view once simplifycfg (and instcombine) have
1511     // completed - it takes into account PHIs that become trivially
1512     // simplifiable.  However here we need a more local view; if an operand
1513     // differs we create a PHI and rely on instcombine to clean up the very
1514     // small mess we may make.
1515     bool NeedPHI = any_of(Insts, [&I0, O](const Instruction *I) {
1516       return I->getOperand(O) != I0->getOperand(O);
1517     });
1518     if (!NeedPHI) {
1519       NewOperands.push_back(I0->getOperand(O));
1520       continue;
1521     }
1522
1523     // Create a new PHI in the successor block and populate it.
1524     auto *Op = I0->getOperand(O);
1525     assert(!Op->getType()->isTokenTy() && "Can't PHI tokens!");
1526     auto *PN = PHINode::Create(Op->getType(), Insts.size(),
1527                                Op->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1528     for (auto *I : Insts)
1529       PN->addIncoming(I->getOperand(O), I->getParent());
1530     NewOperands.push_back(PN);
1531   }
1532
1533   // Arbitrarily use I0 as the new "common" instruction; remap its operands
1534   // and move it to the start of the successor block.
1535   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O)
1536     I0->getOperandUse(O).set(NewOperands[O]);
1537   I0->moveBefore(&*BBEnd->getFirstInsertionPt());
1538
1539   // The debug location for the "common" instruction is the merged locations of
1540   // all the commoned instructions.  We start with the original location of the
1541   // "common" instruction and iteratively merge each location in the loop below.
1542   const DILocation *Loc = I0->getDebugLoc();
1543
1544   // Update metadata and IR flags, and merge debug locations.
1545   for (auto *I : Insts)
1546     if (I != I0) {
1547       Loc = DILocation::getMergedLocation(Loc, I->getDebugLoc());
1548       combineMetadataForCSE(I0, I);
1549       I0->andIRFlags(I);
1550     }
1551   if (!isa<CallInst>(I0))
1552     I0->setDebugLoc(Loc);
1553
1554   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1555     // canSinkLastInstruction checked that all instructions were used by
1556     // one and only one PHI node. Find that now, RAUW it to our common
1557     // instruction and nuke it.
1558     assert(I0->hasOneUse());
1559     auto *PN = cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1560     PN->replaceAllUsesWith(I0);
1561     PN->eraseFromParent();
1562   }
1563
1564   // Finally nuke all instructions apart from the common instruction.
1565   for (auto *I : Insts)
1566     if (I != I0)
1567       I->eraseFromParent();
1568
1569   return true;
1570 }
1571
1572 namespace {
1573
1574   // LockstepReverseIterator - Iterates through instructions
1575   // in a set of blocks in reverse order from the first non-terminator.
1576   // For example (assume all blocks have size n):
1577   //   LockstepReverseIterator I([B1, B2, B3]);
1578   //   *I-- = [B1[n], B2[n], B3[n]];
1579   //   *I-- = [B1[n-1], B2[n-1], B3[n-1]];
1580   //   *I-- = [B1[n-2], B2[n-2], B3[n-2]];
1581   //   ...
1582   class LockstepReverseIterator {
1583     ArrayRef<BasicBlock*> Blocks;
1584     SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1585     bool Fail;
1586   public:
1587     LockstepReverseIterator(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) :
1588       Blocks(Blocks) {
1589       reset();
1590     }
1591
1592     void reset() {
1593       Fail = false;
1594       Insts.clear();
1595       for (auto *BB : Blocks) {
1596         Instruction *Inst = BB->getTerminator();
1597         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1598           Inst = Inst->getPrevNode();
1599         if (!Inst) {
1600           // Block wasn't big enough.
1601           Fail = true;
1602           return;
1603         }
1604         Insts.push_back(Inst);
1605       }
1606     }
1607
1608     bool isValid() const {
1609       return !Fail;
1610     }
1611
1612     void operator -- () {
1613       if (Fail)
1614         return;
1615       for (auto *&Inst : Insts) {
1616         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1617           Inst = Inst->getPrevNode();
1618         // Already at beginning of block.
1619         if (!Inst) {
1620           Fail = true;
1621           return;
1622         }
1623       }
1624     }
1625
1626     ArrayRef<Instruction*> operator * () const {
1627       return Insts;
1628     }
1629   };
1630
1631 } // end anonymous namespace
1632
1633 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1634 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1635 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1636 /// in the two predecessors to BBEnd.
1637 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1638   assert(BI1->isUnconditional());
1639   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1640
1641   // We support two situations:
1642   //   (1) all incoming arcs are unconditional
1643   //   (2) one incoming arc is conditional
1644   //
1645   // (2) is very common in switch defaults and
1646   // else-if patterns;
1647   //
1648   //   if (a) f(1);
1649   //   else if (b) f(2);
1650   //
1651   // produces:
1652   //
1653   //       [if]
1654   //      /    \
1655   //    [f(1)] [if]
1656   //      |     | \
1657   //      |     |  |
1658   //      |  [f(2)]|
1659   //       \    | /
1660   //        [ end ]
1661   //
1662   // [end] has two unconditional predecessor arcs and one conditional. The
1663   // conditional refers to the implicit empty 'else' arc. This conditional
1664   // arc can also be caused by an empty default block in a switch.
1665   //
1666   // In this case, we attempt to sink code from all *unconditional* arcs.
1667   // If we can sink instructions from these arcs (determined during the scan
1668   // phase below) we insert a common successor for all unconditional arcs and
1669   // connect that to [end], to enable sinking:
1670   //
1671   //       [if]
1672   //      /    \
1673   //    [x(1)] [if]
1674   //      |     | \
1675   //      |     |  \
1676   //      |  [x(2)] |
1677   //       \   /    |
1678   //   [sink.split] |
1679   //         \     /
1680   //         [ end ]
1681   //
1682   SmallVector<BasicBlock*,4> UnconditionalPreds;
1683   Instruction *Cond = nullptr;
1684   for (auto *B : predecessors(BBEnd)) {
1685     auto *T = B->getTerminator();
1686     if (isa<BranchInst>(T) && cast<BranchInst>(T)->isUnconditional())
1687       UnconditionalPreds.push_back(B);
1688     else if ((isa<BranchInst>(T) || isa<SwitchInst>(T)) && !Cond)
1689       Cond = T;
1690     else
1691       return false;
1692   }
1693   if (UnconditionalPreds.size() < 2)
1694     return false;
1695
1696   bool Changed = false;
1697   // We take a two-step approach to tail sinking. First we scan from the end of
1698   // each block upwards in lockstep. If the n'th instruction from the end of each
1699   // block can be sunk, those instructions are added to ValuesToSink and we
1700   // carry on. If we can sink an instruction but need to PHI-merge some operands
1701   // (because they're not identical in each instruction) we add these to
1702   // PHIOperands.
1703   unsigned ScanIdx = 0;
1704   SmallPtrSet<Value*,4> InstructionsToSink;
1705   DenseMap<Instruction*, SmallVector<Value*,4>> PHIOperands;
1706   LockstepReverseIterator LRI(UnconditionalPreds);
1707   while (LRI.isValid() &&
1708          canSinkInstructions(*LRI, PHIOperands)) {
1709     DEBUG(dbgs() << "SINK: instruction can be sunk: " << *(*LRI)[0] << "\n");
1710     InstructionsToSink.insert((*LRI).begin(), (*LRI).end());
1711     ++ScanIdx;
1712     --LRI;
1713   }
1714
1715   auto ProfitableToSinkInstruction = [&](LockstepReverseIterator &LRI) {
1716     unsigned NumPHIdValues = 0;
1717     for (auto *I : *LRI)
1718       for (auto *V : PHIOperands[I])
1719         if (InstructionsToSink.count(V) == 0)
1720           ++NumPHIdValues;
1721     DEBUG(dbgs() << "SINK: #phid values: " << NumPHIdValues << "\n");
1722     unsigned NumPHIInsts = NumPHIdValues / UnconditionalPreds.size();
1723     if ((NumPHIdValues % UnconditionalPreds.size()) != 0)
1724         NumPHIInsts++;
1725
1726     return NumPHIInsts <= 1;
1727   };
1728
1729   if (ScanIdx > 0 && Cond) {
1730     // Check if we would actually sink anything first! This mutates the CFG and
1731     // adds an extra block. The goal in doing this is to allow instructions that
1732     // couldn't be sunk before to be sunk - obviously, speculatable instructions
1733     // (such as trunc, add) can be sunk and predicated already. So we check that
1734     // we're going to sink at least one non-speculatable instruction.
1735     LRI.reset();
1736     unsigned Idx = 0;
1737     bool Profitable = false;
1738     while (ProfitableToSinkInstruction(LRI) && Idx < ScanIdx) {
1739       if (!isSafeToSpeculativelyExecute((*LRI)[0])) {
1740         Profitable = true;
1741         break;
1742       }
1743       --LRI;
1744       ++Idx;
1745     }
1746     if (!Profitable)
1747       return false;
1748
1749     DEBUG(dbgs() << "SINK: Splitting edge\n");
1750     // We have a conditional edge and we're going to sink some instructions.
1751     // Insert a new block postdominating all blocks we're going to sink from.
1752     if (!SplitBlockPredecessors(BI1->getSuccessor(0), UnconditionalPreds,
1753                                 ".sink.split"))
1754       // Edges couldn't be split.
1755       return false;
1756     Changed = true;
1757   }
1758
1759   // Now that we've analyzed all potential sinking candidates, perform the
1760   // actual sink. We iteratively sink the last non-terminator of the source
1761   // blocks into their common successor unless doing so would require too
1762   // many PHI instructions to be generated (currently only one PHI is allowed
1763   // per sunk instruction).
1764   //
1765   // We can use InstructionsToSink to discount values needing PHI-merging that will
1766   // actually be sunk in a later iteration. This allows us to be more
1767   // aggressive in what we sink. This does allow a false positive where we
1768   // sink presuming a later value will also be sunk, but stop half way through
1769   // and never actually sink it which means we produce more PHIs than intended.
1770   // This is unlikely in practice though.
1771   for (unsigned SinkIdx = 0; SinkIdx != ScanIdx; ++SinkIdx) {
1772     DEBUG(dbgs() << "SINK: Sink: "
1773                  << *UnconditionalPreds[0]->getTerminator()->getPrevNode()
1774                  << "\n");
1775
1776     // Because we've sunk every instruction in turn, the current instruction to
1777     // sink is always at index 0.
1778     LRI.reset();
1779     if (!ProfitableToSinkInstruction(LRI)) {
1780       // Too many PHIs would be created.
1781       DEBUG(dbgs() << "SINK: stopping here, too many PHIs would be created!\n");
1782       break;
1783     }
1784
1785     if (!sinkLastInstruction(UnconditionalPreds))
1786       return Changed;
1787     NumSinkCommons++;
1788     Changed = true;
1789   }
1790   return Changed;
1791 }
1792
1793 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1794 /// conditional block.
1795 ///
1796 /// We are looking for code like the following:
1797 ///   BrBB:
1798 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1799 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1800 ///     ... // function).
1801 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1802 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1803 ///   ThenBB:
1804 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1805 ///     br label EndBB
1806 ///   EndBB:
1807 ///     ...
1808 ///   We are going to transform this into:
1809 ///   BrBB:
1810 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1811 ///     ... //
1812 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1813 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1814 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1815 ///     ...
1816 ///
1817 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1818 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1819 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1820                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1821   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1822   if (!StoreToHoist)
1823     return nullptr;
1824
1825   // Volatile or atomic.
1826   if (!StoreToHoist->isSimple())
1827     return nullptr;
1828
1829   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1830
1831   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1832   unsigned MaxNumInstToLookAt = 9;
1833   for (Instruction &CurI : reverse(*BrBB)) {
1834     if (!MaxNumInstToLookAt)
1835       break;
1836     // Skip debug info.
1837     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CurI))
1838       continue;
1839     --MaxNumInstToLookAt;
1840
1841     // Could be calling an instruction that affects memory like free().
1842     if (CurI.mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1843       return nullptr;
1844
1845     if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&CurI)) {
1846       // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1847       if (SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1848         // Found the previous store, return its value operand.
1849         return SI->getValueOperand();
1850       return nullptr; // Unknown store.
1851     }
1852   }
1853
1854   return nullptr;
1855 }
1856
1857 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1858 ///
1859 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1860 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1861 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1862 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1863 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1864 ///
1865 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1866 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1867 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1868 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1869 ///
1870 ///
1871 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1872 /// \code
1873 ///   BB:
1874 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1875 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1876 ///   ThenBB:
1877 ///     %sub = sub %x, %y
1878 ///     br label BB2
1879 ///   EndBB:
1880 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1881 ///     ...
1882 /// \endcode
1883 ///
1884 /// Into this IR:
1885 /// \code
1886 ///   BB:
1887 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1888 ///     %sub = sub %x, %y
1889 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1890 ///     ...
1891 /// \endcode
1892 ///
1893 /// \returns true if the conditional block is removed.
1894 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1895                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1896   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1897   Value *BrCond = BI->getCondition();
1898   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1899     return false;
1900
1901   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1902   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1903
1904   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1905   // to swap the select operands later.
1906   bool Invert = false;
1907   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1908     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1909     Invert = true;
1910   }
1911   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1912
1913   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1914   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1915   // - They are defined in BB, and
1916   // - They have no side effects, and
1917   // - All of their uses are in CondBB.
1918   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1919
1920   unsigned SpeculationCost = 0;
1921   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1922   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1923   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1924                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1925        BBI != BBE; ++BBI) {
1926     Instruction *I = &*BBI;
1927     // Skip debug info.
1928     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1929       continue;
1930
1931     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1932     // terminator) for now.
1933     ++SpeculationCost;
1934     if (SpeculationCost > 1)
1935       return false;
1936
1937     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1938     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1939         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1940                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1941       return false;
1942     if (!SpeculatedStoreValue &&
1943         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1944             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1945       return false;
1946
1947     // Store the store speculation candidate.
1948     if (SpeculatedStoreValue)
1949       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1950
1951     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1952     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1953     // being sunk into the use block.
1954     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
1955       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1956       if (!OpI || OpI->getParent() != BB || OpI->mayHaveSideEffects())
1957         continue; // Not a candidate for sinking.
1958
1959       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1960     }
1961   }
1962
1963   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1964   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1965   // and so iteration order isn't significant.
1966   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator
1967            I = SinkCandidateUseCounts.begin(),
1968            E = SinkCandidateUseCounts.end();
1969        I != E; ++I)
1970     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
1971       ++SpeculationCost;
1972       if (SpeculationCost > 1)
1973         return false;
1974     }
1975
1976   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
1977   bool HaveRewritablePHIs = false;
1978   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
1979        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
1980     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
1981     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
1982
1983     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
1984     // Skip PHIs which are trivial.
1985     if (ThenV == OrigV)
1986       continue;
1987
1988     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
1989     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
1990         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
1991       return false;
1992
1993     HaveRewritablePHIs = true;
1994     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
1995     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
1996     if (!OrigCE && !ThenCE)
1997       continue; // Known safe and cheap.
1998
1999     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
2000         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
2001       return false;
2002     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
2003     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
2004     unsigned MaxCost =
2005         2 * PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2006     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
2007       return false;
2008
2009     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
2010     // getting expanded into Instructions.
2011     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
2012     // constant expression.
2013     ++SpeculationCost;
2014     if (SpeculationCost > 1)
2015       return false;
2016   }
2017
2018   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
2019   // as well.
2020   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
2021     return false;
2022
2023   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
2024   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
2025
2026   // Insert a select of the value of the speculated store.
2027   if (SpeculatedStoreValue) {
2028     IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2029     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
2030     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
2031     if (Invert)
2032       std::swap(TrueV, FalseV);
2033     Value *S = Builder.CreateSelect(
2034         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2035     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
2036     SpeculatedStore->setDebugLoc(
2037         DILocation::getMergedLocation(
2038           BI->getDebugLoc(), SpeculatedStore->getDebugLoc()));
2039   }
2040
2041   // Metadata can be dependent on the condition we are hoisting above.
2042   // Conservatively strip all metadata on the instruction.
2043   for (auto &I : *ThenBB)
2044     I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2045
2046   // Hoist the instructions.
2047   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
2048                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
2049
2050   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
2051   IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2052   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2053        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2054     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
2055     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
2056     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
2057     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
2058
2059     // Skip PHIs which are trivial.
2060     if (OrigV == ThenV)
2061       continue;
2062
2063     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
2064     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
2065     // destinations were inverted.
2066     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
2067     if (Invert)
2068       std::swap(TrueV, FalseV);
2069     Value *V = Builder.CreateSelect(
2070         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2071     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
2072     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
2073   }
2074
2075   ++NumSpeculations;
2076   return true;
2077 }
2078
2079 /// Return true if we can thread a branch across this block.
2080 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
2081   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2082   unsigned Size = 0;
2083
2084   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2085     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2086       continue;
2087     if (Size > 10)
2088       return false; // Don't clone large BB's.
2089     ++Size;
2090
2091     // We can only support instructions that do not define values that are
2092     // live outside of the current basic block.
2093     for (User *U : BBI->users()) {
2094       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
2095       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI))
2096         return false;
2097     }
2098
2099     // Looks ok, continue checking.
2100   }
2101
2102   return true;
2103 }
2104
2105 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
2106 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
2107 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
2108 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL,
2109                                 AssumptionCache *AC) {
2110   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2111   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
2112   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
2113   // outside of the block.
2114   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
2115     return false;
2116
2117   // Degenerate case of a single entry PHI.
2118   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
2119     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
2120     return true;
2121   }
2122
2123   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
2124   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB))
2125     return false;
2126
2127   // Can't fold blocks that contain noduplicate or convergent calls.
2128   if (any_of(*BB, [](const Instruction &I) {
2129         const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2130         return CI && (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent());
2131       }))
2132     return false;
2133
2134   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
2135   // constants.
2136   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2137     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
2138     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1))
2139       continue;
2140
2141     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
2142     // branch to RealDest.
2143     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
2144     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
2145
2146     if (RealDest == BB)
2147       continue; // Skip self loops.
2148     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
2149     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator()))
2150       continue;
2151
2152     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
2153     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
2154     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
2155     // the edge we are about to create.
2156     BasicBlock *EdgeBB =
2157         BasicBlock::Create(BB->getContext(), RealDest->getName() + ".critedge",
2158                            RealDest->getParent(), RealDest);
2159     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
2160
2161     // Update PHI nodes.
2162     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
2163
2164     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
2165     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
2166     // cloned instructions outside of EdgeBB.
2167     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
2168     DenseMap<Value *, Value *> TranslateMap; // Track translated values.
2169     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2170       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
2171         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2172         continue;
2173       }
2174       // Clone the instruction.
2175       Instruction *N = BBI->clone();
2176       if (BBI->hasName())
2177         N->setName(BBI->getName() + ".c");
2178
2179       // Update operands due to translation.
2180       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end(); i != e; ++i) {
2181         DenseMap<Value *, Value *>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
2182         if (PI != TranslateMap.end())
2183           *i = PI->second;
2184       }
2185
2186       // Check for trivial simplification.
2187       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, {DL, nullptr, nullptr, AC})) {
2188         if (!BBI->use_empty())
2189           TranslateMap[&*BBI] = V;
2190         if (!N->mayHaveSideEffects()) {
2191           N->deleteValue(); // Instruction folded away, don't need actual inst
2192           N = nullptr;
2193         }
2194       } else {
2195         if (!BBI->use_empty())
2196           TranslateMap[&*BBI] = N;
2197       }
2198       // Insert the new instruction into its new home.
2199       if (N)
2200         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
2201
2202       // Register the new instruction with the assumption cache if necessary.
2203       if (auto *II = dyn_cast_or_null<IntrinsicInst>(N))
2204         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume)
2205           AC->registerAssumption(II);
2206     }
2207
2208     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
2209     // to EdgeBB instead.
2210     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
2211     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2212       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
2213         BB->removePredecessor(PredBB);
2214         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
2215       }
2216
2217     // Recurse, simplifying any other constants.
2218     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL, AC) | true;
2219   }
2220
2221   return false;
2222 }
2223
2224 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
2225 /// see if we can eliminate it.
2226 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
2227                                 const DataLayout &DL) {
2228   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
2229   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
2230   // are trying to find the condition that is being branched on, which
2231   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
2232   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
2233   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
2234   BasicBlock *BB = PN->getParent();
2235   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
2236   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
2237   if (!IfCond ||
2238       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
2239       isa<ConstantInt>(IfCond))
2240     return false;
2241
2242   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
2243   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
2244   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
2245   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
2246   // fewer PHI nodes in this block.
2247   unsigned NumPhis = 0;
2248   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
2249     if (NumPhis > 2)
2250       return false;
2251
2252   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
2253   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
2254   // that need to be moved to the dominating block.
2255   SmallPtrSet<Instruction *, 4> AggressiveInsts;
2256   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
2257            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
2258   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2259   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2260
2261   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
2262     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
2263     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, {DL, PN})) {
2264       PN->replaceAllUsesWith(V);
2265       PN->eraseFromParent();
2266       continue;
2267     }
2268
2269     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
2270                              MaxCostVal0, TTI) ||
2271         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
2272                              MaxCostVal1, TTI))
2273       return false;
2274   }
2275
2276   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
2277   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
2278   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
2279   if (!PN)
2280     return true;
2281
2282   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
2283   // often be turned into switches and other things.
2284   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
2285       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
2286        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
2287        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
2288     return false;
2289
2290   // If all PHI nodes are promotable, check to make sure that all instructions
2291   // in the predecessor blocks can be promoted as well. If not, we won't be able
2292   // to get rid of the control flow, so it's not worth promoting to select
2293   // instructions.
2294   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
2295   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
2296   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
2297   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
2298     IfBlock1 = nullptr;
2299   } else {
2300     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
2301     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2302          ++I)
2303       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2304         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2305         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2306         // the xform is not worth it.
2307         return false;
2308       }
2309   }
2310
2311   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
2312     IfBlock2 = nullptr;
2313   } else {
2314     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
2315     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2316          ++I)
2317       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2318         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2319         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2320         // the xform is not worth it.
2321         return false;
2322       }
2323   }
2324
2325   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
2326                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
2327
2328   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
2329   // do all of the PHI's now.
2330   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
2331   IRBuilder<NoFolder> Builder(InsertPt);
2332
2333   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
2334   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
2335   if (IfBlock1) {
2336     for (auto &I : *IfBlock1)
2337       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2338     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2339                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
2340                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
2341   }
2342   if (IfBlock2) {
2343     for (auto &I : *IfBlock2)
2344       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2345     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2346                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
2347                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
2348   }
2349
2350   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
2351     // Change the PHI node into a select instruction.
2352     Value *TrueVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
2353     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
2354
2355     Value *Sel = Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
2356     PN->replaceAllUsesWith(Sel);
2357     Sel->takeName(PN);
2358     PN->eraseFromParent();
2359   }
2360
2361   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
2362   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
2363   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
2364   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
2365   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2366   Builder.CreateBr(BB);
2367   OldTI->eraseFromParent();
2368   return true;
2369 }
2370
2371 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
2372 /// try to merge them together into one return,
2373 /// introducing a select if the return values disagree.
2374 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
2375                                            IRBuilder<> &Builder) {
2376   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
2377   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
2378   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
2379   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
2380   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
2381
2382   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
2383   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
2384   // computation on one path or the other.
2385   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2386     return false;
2387   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2388     return false;
2389
2390   Builder.SetInsertPoint(BI);
2391   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
2392   // there is no return value for this function, just change the
2393   // branch into a return.
2394   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
2395     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2396     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2397     Builder.CreateRetVoid();
2398     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2399     return true;
2400   }
2401
2402   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
2403   // so we can insert a new select instruction.
2404   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
2405   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
2406
2407   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
2408   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
2409     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
2410       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2411   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
2412     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
2413       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2414
2415   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
2416   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
2417   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
2418   // constant expression that prevents this transformation from being
2419   // safe.
2420   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
2421     if (TCV->canTrap())
2422       return false;
2423   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
2424     if (FCV->canTrap())
2425       return false;
2426
2427   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
2428   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
2429   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2430   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2431
2432   // Insert select instructions where needed.
2433   Value *BrCond = BI->getCondition();
2434   if (TrueValue) {
2435     // Insert a select if the results differ.
2436     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
2437     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
2438       TrueValue = FalseValue;
2439     } else {
2440       TrueValue =
2441           Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue, FalseValue, "retval", BI);
2442     }
2443   }
2444
2445   Value *RI =
2446       !TrueValue ? Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
2447
2448   (void)RI;
2449
2450   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
2451                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
2452                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: " << *FalseSucc);
2453
2454   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2455
2456   return true;
2457 }
2458
2459 /// Return true if the given instruction is available
2460 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2461 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2462   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2463     return false;
2464   for (Instruction &I : *PB) {
2465     Instruction *PBI = &I;
2466     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2467     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2468       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2469       Inst->eraseFromParent();
2470       return true;
2471     }
2472   }
2473   return false;
2474 }
2475
2476 /// Return true if either PBI or BI has branch weight available, and store
2477 /// the weights in {Pred|Succ}{True|False}Weight. If one of PBI and BI does
2478 /// not have branch weight, use 1:1 as its weight.
2479 static bool extractPredSuccWeights(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
2480                                    uint64_t &PredTrueWeight,
2481                                    uint64_t &PredFalseWeight,
2482                                    uint64_t &SuccTrueWeight,
2483                                    uint64_t &SuccFalseWeight) {
2484   bool PredHasWeights =
2485       PBI->extractProfMetadata(PredTrueWeight, PredFalseWeight);
2486   bool SuccHasWeights =
2487       BI->extractProfMetadata(SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2488   if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
2489     if (!PredHasWeights)
2490       PredTrueWeight = PredFalseWeight = 1;
2491     if (!SuccHasWeights)
2492       SuccTrueWeight = SuccFalseWeight = 1;
2493     return true;
2494   } else {
2495     return false;
2496   }
2497 }
2498
2499 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2500 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2501 /// logical operations to pick the right destination.
2502 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2503   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2504
2505   Instruction *Cond = nullptr;
2506   if (BI->isConditional())
2507     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2508   else {
2509     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2510     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2511     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2512     // predecessor.
2513     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2514       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2515         if (PBI->isConditional() &&
2516             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2517              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2518           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
2519             Instruction *Curr = &*I++;
2520             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2521               Cond = Curr;
2522               break;
2523             }
2524             // Quit if we can't remove this instruction.
2525             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2526               return false;
2527           }
2528         }
2529
2530     if (!Cond)
2531       return false;
2532   }
2533
2534   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2535       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2536     return false;
2537
2538   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2539   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2540
2541   // Ignore dbg intrinsics.
2542   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
2543     ++CondIt;
2544
2545   if (&*CondIt != BI)
2546     return false;
2547
2548   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2549   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2550   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2551   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2552   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2553   unsigned NumBonusInsts = 0;
2554   for (auto I = BB->begin(); Cond != &*I; ++I) {
2555     // Ignore dbg intrinsics.
2556     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2557       continue;
2558     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2559       return false;
2560     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2561     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2562     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2563       return false;
2564     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2565     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2566     // and Cond.
2567     ++NumBonusInsts;
2568     // Early exits once we reach the limit.
2569     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2570       return false;
2571   }
2572
2573   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2574   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2575   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2576     if (CE->canTrap())
2577       return false;
2578   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2579     if (CE->canTrap())
2580       return false;
2581
2582   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2583   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2584   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2585   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2586     return false;
2587
2588   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2589     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2590     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2591
2592     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2593     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2594     // blocks.
2595     SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
2596     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2597         (BI->isConditional() && !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2598         (!BI->isConditional() &&
2599          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2600       continue;
2601
2602     // Determine if the two branches share a common destination.
2603     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2604     bool InvertPredCond = false;
2605
2606     if (BI->isConditional()) {
2607       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2608         Opc = Instruction::Or;
2609       } else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest) {
2610         Opc = Instruction::And;
2611       } else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest) {
2612         Opc = Instruction::And;
2613         InvertPredCond = true;
2614       } else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
2615         Opc = Instruction::Or;
2616         InvertPredCond = true;
2617       } else {
2618         continue;
2619       }
2620     } else {
2621       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2622         continue;
2623     }
2624
2625     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2626     IRBuilder<> Builder(PBI);
2627
2628     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2629     if (InvertPredCond) {
2630       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2631
2632       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2633         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2634         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2635       } else {
2636         NewCond =
2637             Builder.CreateNot(NewCond, PBI->getCondition()->getName() + ".not");
2638       }
2639
2640       PBI->setCondition(NewCond);
2641       PBI->swapSuccessors();
2642     }
2643
2644     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2645     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2646     // bonus instructions to a predecessor block.
2647     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2648     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2649     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2650     // instructions.
2651     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != &*BonusInst; ++BonusInst) {
2652       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2653         continue;
2654       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2655       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2656                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2657       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2658
2659       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2660       // its potential value. The previous information might have been valid
2661       // only given the branch precondition.
2662       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2663       // semantics we don't understand.
2664       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2665
2666       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2667       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2668       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2669     }
2670
2671     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2672     // two conditions together.
2673     Instruction *New = Cond->clone();
2674     RemapInstruction(New, VMap,
2675                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2676     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2677     New->takeName(Cond);
2678     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2679
2680     if (BI->isConditional()) {
2681       Instruction *NewCond = cast<Instruction>(
2682           Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(), New, "or.cond"));
2683       PBI->setCondition(NewCond);
2684
2685       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2686       bool HasWeights =
2687           extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
2688                                  SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2689       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2690
2691       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2692         if (HasWeights) {
2693           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2694           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2695           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2696           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2697           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2698           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2699           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2700           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2701           NewWeights.push_back(PredFalseWeight *
2702                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2703                                PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2704         }
2705         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2706         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2707       }
2708       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2709         if (HasWeights) {
2710           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2711           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2712           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2713           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2714           NewWeights.push_back(PredTrueWeight *
2715                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2716                                PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2717           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2718           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2719         }
2720         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2721         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2722       }
2723       if (NewWeights.size() == 2) {
2724         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2725         FitWeights(NewWeights);
2726
2727         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),
2728                                            NewWeights.end());
2729         PBI->setMetadata(
2730             LLVMContext::MD_prof,
2731             MDBuilder(BI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
2732       } else
2733         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2734     } else {
2735       // Update PHI nodes in the common successors.
2736       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2737         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2738             PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2739         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2740         Instruction *MergedCond = nullptr;
2741         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2742           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2743           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2744           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2745           Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2746               Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2747           MergedCond = cast<Instruction>(
2748               Builder.CreateBinOp(Instruction::And, NotCond, New, "and.cond"));
2749           if (PBI_C->isOne())
2750             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2751                 Instruction::Or, PBI->getCondition(), MergedCond, "or.cond"));
2752         } else {
2753           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2754           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2755           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2756           MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2757               Instruction::And, PBI->getCondition(), New, "and.cond"));
2758           if (PBI_C->isOne()) {
2759             Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2760                 Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2761             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2762                 Instruction::Or, NotCond, MergedCond, "or.cond"));
2763           }
2764         }
2765         // Update PHI Node.
2766         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2767                                   MergedCond);
2768       }
2769       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2770       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2771       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2772       PBI = New_PBI;
2773     }
2774
2775     // If BI was a loop latch, it may have had associated loop metadata.
2776     // We need to copy it to the new latch, that is, PBI.
2777     if (MDNode *LoopMD = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_loop))
2778       PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_loop, LoopMD);
2779
2780     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2781     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2782
2783     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2784     for (Instruction &I : *BB)
2785       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2786         I.clone()->insertBefore(PBI);
2787
2788     return true;
2789   }
2790   return false;
2791 }
2792
2793 // If there is only one store in BB1 and BB2, return it, otherwise return
2794 // nullptr.
2795 static StoreInst *findUniqueStoreInBlocks(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2) {
2796   StoreInst *S = nullptr;
2797   for (auto *BB : {BB1, BB2}) {
2798     if (!BB)
2799       continue;
2800     for (auto &I : *BB)
2801       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I)) {
2802         if (S)
2803           // Multiple stores seen.
2804           return nullptr;
2805         else
2806           S = SI;
2807       }
2808   }
2809   return S;
2810 }
2811
2812 static Value *ensureValueAvailableInSuccessor(Value *V, BasicBlock *BB,
2813                                               Value *AlternativeV = nullptr) {
2814   // PHI is going to be a PHI node that allows the value V that is defined in
2815   // BB to be referenced in BB's only successor.
2816   //
2817   // If AlternativeV is nullptr, the only value we care about in PHI is V. It
2818   // doesn't matter to us what the other operand is (it'll never get used). We
2819   // could just create a new PHI with an undef incoming value, but that could
2820   // increase register pressure if EarlyCSE/InstCombine can't fold it with some
2821   // other PHI. So here we directly look for some PHI in BB's successor with V
2822   // as an incoming operand. If we find one, we use it, else we create a new
2823   // one.
2824   //
2825   // If AlternativeV is not nullptr, we care about both incoming values in PHI.
2826   // PHI must be exactly: phi <ty> [ %BB, %V ], [ %OtherBB, %AlternativeV]
2827   // where OtherBB is the single other predecessor of BB's only successor.
2828   PHINode *PHI = nullptr;
2829   BasicBlock *Succ = BB->getSingleSuccessor();
2830
2831   for (auto I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
2832     if (cast<PHINode>(I)->getIncomingValueForBlock(BB) == V) {
2833       PHI = cast<PHINode>(I);
2834       if (!AlternativeV)
2835         break;
2836
2837       assert(std::distance(pred_begin(Succ), pred_end(Succ)) == 2);
2838       auto PredI = pred_begin(Succ);
2839       BasicBlock *OtherPredBB = *PredI == BB ? *++PredI : *PredI;
2840       if (PHI->getIncomingValueForBlock(OtherPredBB) == AlternativeV)
2841         break;
2842       PHI = nullptr;
2843     }
2844   if (PHI)
2845     return PHI;
2846
2847   // If V is not an instruction defined in BB, just return it.
2848   if (!AlternativeV &&
2849       (!isa<Instruction>(V) || cast<Instruction>(V)->getParent() != BB))
2850     return V;
2851
2852   PHI = PHINode::Create(V->getType(), 2, "simplifycfg.merge", &Succ->front());
2853   PHI->addIncoming(V, BB);
2854   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(Succ))
2855     if (PredBB != BB)
2856       PHI->addIncoming(
2857           AlternativeV ? AlternativeV : UndefValue::get(V->getType()), PredBB);
2858   return PHI;
2859 }
2860
2861 static bool mergeConditionalStoreToAddress(BasicBlock *PTB, BasicBlock *PFB,
2862                                            BasicBlock *QTB, BasicBlock *QFB,
2863                                            BasicBlock *PostBB, Value *Address,
2864                                            bool InvertPCond, bool InvertQCond) {
2865   auto IsaBitcastOfPointerType = [](const Instruction &I) {
2866     return Operator::getOpcode(&I) == Instruction::BitCast &&
2867            I.getType()->isPointerTy();
2868   };
2869
2870   // If we're not in aggressive mode, we only optimize if we have some
2871   // confidence that by optimizing we'll allow P and/or Q to be if-converted.
2872   auto IsWorthwhile = [&](BasicBlock *BB) {
2873     if (!BB)
2874       return true;
2875     // Heuristic: if the block can be if-converted/phi-folded and the
2876     // instructions inside are all cheap (arithmetic/GEPs), it's worthwhile to
2877     // thread this store.
2878     unsigned N = 0;
2879     for (auto &I : *BB) {
2880       // Cheap instructions viable for folding.
2881       if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) ||
2882           isa<StoreInst>(I))
2883         ++N;
2884       // Free instructions.
2885       else if (isa<TerminatorInst>(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I) ||
2886                IsaBitcastOfPointerType(I))
2887         continue;
2888       else
2889         return false;
2890     }
2891     return N <= PHINodeFoldingThreshold;
2892   };
2893
2894   if (!MergeCondStoresAggressively &&
2895       (!IsWorthwhile(PTB) || !IsWorthwhile(PFB) || !IsWorthwhile(QTB) ||
2896        !IsWorthwhile(QFB)))
2897     return false;
2898
2899   // For every pointer, there must be exactly two stores, one coming from
2900   // PTB or PFB, and the other from QTB or QFB. We don't support more than one
2901   // store (to any address) in PTB,PFB or QTB,QFB.
2902   // FIXME: We could relax this restriction with a bit more work and performance
2903   // testing.
2904   StoreInst *PStore = findUniqueStoreInBlocks(PTB, PFB);
2905   StoreInst *QStore = findUniqueStoreInBlocks(QTB, QFB);
2906   if (!PStore || !QStore)
2907     return false;
2908
2909   // Now check the stores are compatible.
2910   if (!QStore->isUnordered() || !PStore->isUnordered())
2911     return false;
2912
2913   // Check that sinking the store won't cause program behavior changes. Sinking
2914   // the store out of the Q blocks won't change any behavior as we're sinking
2915   // from a block to its unconditional successor. But we're moving a store from
2916   // the P blocks down through the middle block (QBI) and past both QFB and QTB.
2917   // So we need to check that there are no aliasing loads or stores in
2918   // QBI, QTB and QFB. We also need to check there are no conflicting memory
2919   // operations between PStore and the end of its parent block.
2920   //
2921   // The ideal way to do this is to query AliasAnalysis, but we don't
2922   // preserve AA currently so that is dangerous. Be super safe and just
2923   // check there are no other memory operations at all.
2924   for (auto &I : *QFB->getSinglePredecessor())
2925     if (I.mayReadOrWriteMemory())
2926       return false;
2927   for (auto &I : *QFB)
2928     if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2929       return false;
2930   if (QTB)
2931     for (auto &I : *QTB)
2932       if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2933         return false;
2934   for (auto I = BasicBlock::iterator(PStore), E = PStore->getParent()->end();
2935        I != E; ++I)
2936     if (&*I != PStore && I->mayReadOrWriteMemory())
2937       return false;
2938
2939   // OK, we're going to sink the stores to PostBB. The store has to be
2940   // conditional though, so first create the predicate.
2941   Value *PCond = cast<BranchInst>(PFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2942                      ->getCondition();
2943   Value *QCond = cast<BranchInst>(QFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2944                      ->getCondition();
2945
2946   Value *PPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(PStore->getValueOperand(),
2947                                                 PStore->getParent());
2948   Value *QPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(QStore->getValueOperand(),
2949                                                 QStore->getParent(), PPHI);
2950
2951   IRBuilder<> QB(&*PostBB->getFirstInsertionPt());
2952
2953   Value *PPred = PStore->getParent() == PTB ? PCond : QB.CreateNot(PCond);
2954   Value *QPred = QStore->getParent() == QTB ? QCond : QB.CreateNot(QCond);
2955
2956   if (InvertPCond)
2957     PPred = QB.CreateNot(PPred);
2958   if (InvertQCond)
2959     QPred = QB.CreateNot(QPred);
2960   Value *CombinedPred = QB.CreateOr(PPred, QPred);
2961
2962   auto *T =
2963       SplitBlockAndInsertIfThen(CombinedPred, &*QB.GetInsertPoint(), false);
2964   QB.SetInsertPoint(T);
2965   StoreInst *SI = cast<StoreInst>(QB.CreateStore(QPHI, Address));
2966   AAMDNodes AAMD;
2967   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/false);
2968   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/true);
2969   SI->setAAMetadata(AAMD);
2970
2971   QStore->eraseFromParent();
2972   PStore->eraseFromParent();
2973
2974   return true;
2975 }
2976
2977 static bool mergeConditionalStores(BranchInst *PBI, BranchInst *QBI) {
2978   // The intention here is to find diamonds or triangles (see below) where each
2979   // conditional block contains a store to the same address. Both of these
2980   // stores are conditional, so they can't be unconditionally sunk. But it may
2981   // be profitable to speculatively sink the stores into one merged store at the
2982   // end, and predicate the merged store on the union of the two conditions of
2983   // PBI and QBI.
2984   //
2985   // This can reduce the number of stores executed if both of the conditions are
2986   // true, and can allow the blocks to become small enough to be if-converted.
2987   // This optimization will also chain, so that ladders of test-and-set
2988   // sequences can be if-converted away.
2989   //
2990   // We only deal with simple diamonds or triangles:
2991   //
2992   //     PBI       or      PBI        or a combination of the two
2993   //    /   \               | \
2994   //   PTB  PFB             |  PFB
2995   //    \   /               | /
2996   //     QBI                QBI
2997   //    /  \                | \
2998   //   QTB  QFB             |  QFB
2999   //    \  /                | /
3000   //    PostBB            PostBB
3001   //
3002   // We model triangles as a type of diamond with a nullptr "true" block.
3003   // Triangles are canonicalized so that the fallthrough edge is represented by
3004   // a true condition, as in the diagram above.
3005   //
3006   BasicBlock *PTB = PBI->getSuccessor(0);
3007   BasicBlock *PFB = PBI->getSuccessor(1);
3008   BasicBlock *QTB = QBI->getSuccessor(0);
3009   BasicBlock *QFB = QBI->getSuccessor(1);
3010   BasicBlock *PostBB = QFB->getSingleSuccessor();
3011
3012   // Make sure we have a good guess for PostBB. If QTB's only successor is
3013   // QFB, then QFB is a better PostBB.
3014   if (QTB->getSingleSuccessor() == QFB)
3015     PostBB = QFB;
3016
3017   // If we couldn't find a good PostBB, stop.
3018   if (!PostBB)
3019     return false;
3020
3021   bool InvertPCond = false, InvertQCond = false;
3022   // Canonicalize fallthroughs to the true branches.
3023   if (PFB == QBI->getParent()) {
3024     std::swap(PFB, PTB);
3025     InvertPCond = true;
3026   }
3027   if (QFB == PostBB) {
3028     std::swap(QFB, QTB);
3029     InvertQCond = true;
3030   }
3031
3032   // From this point on we can assume PTB or QTB may be fallthroughs but PFB
3033   // and QFB may not. Model fallthroughs as a nullptr block.
3034   if (PTB == QBI->getParent())
3035     PTB = nullptr;
3036   if (QTB == PostBB)
3037     QTB = nullptr;
3038
3039   // Legality bailouts. We must have at least the non-fallthrough blocks and
3040   // the post-dominating block, and the non-fallthroughs must only have one
3041   // predecessor.
3042   auto HasOnePredAndOneSucc = [](BasicBlock *BB, BasicBlock *P, BasicBlock *S) {
3043     return BB->getSinglePredecessor() == P && BB->getSingleSuccessor() == S;
3044   };
3045   if (!HasOnePredAndOneSucc(PFB, PBI->getParent(), QBI->getParent()) ||
3046       !HasOnePredAndOneSucc(QFB, QBI->getParent(), PostBB))
3047     return false;
3048   if ((PTB && !HasOnePredAndOneSucc(PTB, PBI->getParent(), QBI->getParent())) ||
3049       (QTB && !HasOnePredAndOneSucc(QTB, QBI->getParent(), PostBB)))
3050     return false;
3051   if (!PostBB->hasNUses(2) || !QBI->getParent()->hasNUses(2))
3052     return false;
3053
3054   // OK, this is a sequence of two diamonds or triangles.
3055   // Check if there are stores in PTB or PFB that are repeated in QTB or QFB.
3056   SmallPtrSet<Value *, 4> PStoreAddresses, QStoreAddresses;
3057   for (auto *BB : {PTB, PFB}) {
3058     if (!BB)
3059       continue;
3060     for (auto &I : *BB)
3061       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3062         PStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3063   }
3064   for (auto *BB : {QTB, QFB}) {
3065     if (!BB)
3066       continue;
3067     for (auto &I : *BB)
3068       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3069         QStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3070   }
3071
3072   set_intersect(PStoreAddresses, QStoreAddresses);
3073   // set_intersect mutates PStoreAddresses in place. Rename it here to make it
3074   // clear what it contains.
3075   auto &CommonAddresses = PStoreAddresses;
3076
3077   bool Changed = false;
3078   for (auto *Address : CommonAddresses)
3079     Changed |= mergeConditionalStoreToAddress(
3080         PTB, PFB, QTB, QFB, PostBB, Address, InvertPCond, InvertQCond);
3081   return Changed;
3082 }
3083
3084 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
3085 /// this function tries to simplify it.  We know
3086 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
3087 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
3088 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
3089                                            const DataLayout &DL) {
3090   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
3091   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3092
3093   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
3094   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
3095   // this conditional branch redundant.
3096   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3097       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3098     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
3099     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
3100     if (BB->getSinglePredecessor()) {
3101       // Turn this into a branch on constant.
3102       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3103       BI->setCondition(
3104           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue));
3105       return true; // Nuke the branch on constant.
3106     }
3107
3108     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
3109     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
3110     // simplifycfg will thread the block.
3111     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
3112       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
3113       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
3114           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
3115           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
3116       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
3117       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
3118       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
3119       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
3120         BasicBlock *P = *PI;
3121         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) && PBI != BI &&
3122             PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3123             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3124           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3125           NewPN->addIncoming(
3126               ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue),
3127               P);
3128         } else {
3129           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
3130         }
3131       }
3132
3133       BI->setCondition(NewPN);
3134       return true;
3135     }
3136   }
3137
3138   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
3139     if (CE->canTrap())
3140       return false;
3141
3142   // If both branches are conditional and both contain stores to the same
3143   // address, remove the stores from the conditionals and create a conditional
3144   // merged store at the end.
3145   if (MergeCondStores && mergeConditionalStores(PBI, BI))
3146     return true;
3147
3148   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
3149   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
3150   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
3151   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3152   // Ignore dbg intrinsics.
3153   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3154     ++BBI;
3155   if (&*BBI != BI)
3156     return false;
3157
3158   int PBIOp, BIOp;
3159   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
3160     PBIOp = 0;
3161     BIOp = 0;
3162   } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
3163     PBIOp = 0;
3164     BIOp = 1;
3165   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
3166     PBIOp = 1;
3167     BIOp = 0;
3168   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
3169     PBIOp = 1;
3170     BIOp = 1;
3171   } else {
3172     return false;
3173   }
3174
3175   // Check to make sure that the other destination of this branch
3176   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
3177   // keep getting unwound.
3178   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
3179     return false;
3180
3181   // Do not perform this transformation if it would require
3182   // insertion of a large number of select instructions. For targets
3183   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
3184
3185   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
3186   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
3187   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
3188
3189   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
3190   unsigned NumPhis = 0;
3191   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin(); isa<PHINode>(II);
3192        ++II, ++NumPhis) {
3193     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
3194       return false;
3195
3196     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
3197     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3198     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
3199       if (CE->canTrap())
3200         return false;
3201
3202     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3203     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3204     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
3205       if (CE->canTrap())
3206         return false;
3207   }
3208
3209   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
3210   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
3211
3212   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
3213                << "AND: " << *BI->getParent());
3214
3215   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
3216   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
3217   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
3218   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
3219   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
3220   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
3221   // infinite loop with no cond branch.
3222   if (OtherDest == BB) {
3223     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
3224     // or it won't matter if it's hot. :)
3225     BasicBlock *InfLoopBlock =
3226         BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop", BB->getParent());
3227     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
3228     OtherDest = InfLoopBlock;
3229   }
3230
3231   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3232
3233   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
3234   // it alone, but modify PBI.
3235
3236   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
3237   Value *PBICond = PBI->getCondition();
3238   IRBuilder<NoFolder> Builder(PBI);
3239   if (PBIOp)
3240     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName() + ".not");
3241
3242   Value *BICond = BI->getCondition();
3243   if (BIOp)
3244     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName() + ".not");
3245
3246   // Merge the conditions.
3247   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
3248
3249   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
3250   PBI->setCondition(Cond);
3251   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
3252   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
3253
3254   // Update branch weight for PBI.
3255   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
3256   uint64_t PredCommon, PredOther, SuccCommon, SuccOther;
3257   bool HasWeights =
3258       extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
3259                              SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
3260   if (HasWeights) {
3261     PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3262     PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3263     SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3264     SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3265     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
3266     //                                    PredOther * SuccCommon.
3267     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
3268     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
3269                                   PredOther * SuccCommon,
3270                               PredOther * SuccOther};
3271     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
3272     FitWeights(NewWeights);
3273
3274     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3275                      MDBuilder(BI->getContext())
3276                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3277   }
3278
3279   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
3280   // block that are identical to the entries for BI's block.
3281   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
3282
3283   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
3284   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
3285   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
3286   // them agree.
3287   PHINode *PN;
3288   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
3289        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
3290     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3291     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3292     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3293     if (BIV != PBIV) {
3294       // Insert a select in PBI to pick the right value.
3295       SelectInst *NV = cast<SelectInst>(
3296           Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName() + ".mux"));
3297       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
3298       // Although the select has the same condition as PBI, the original branch
3299       // weights for PBI do not apply to the new select because the select's
3300       // 'logical' edges are incoming edges of the phi that is eliminated, not
3301       // the outgoing edges of PBI.
3302       if (HasWeights) {
3303         uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3304         uint64_t PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3305         uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3306         uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3307         // The weight to PredCommonDest should be PredCommon * SuccTotal.
3308         // The weight to PredOtherDest should be PredOther * SuccCommon.
3309         uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther),
3310                                   PredOther * SuccCommon};
3311
3312         FitWeights(NewWeights);
3313
3314         NV->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3315                         MDBuilder(BI->getContext())
3316                             .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3317       }
3318     }
3319   }
3320
3321   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
3322   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3323
3324   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
3325   // one fewer predecessor.
3326   return true;
3327 }
3328
3329 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
3330 // true or to FalseBB if Cond is false.
3331 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
3332 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
3333 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
3334 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
3335                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
3336                                        uint32_t TrueWeight,
3337                                        uint32_t FalseWeight) {
3338   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
3339   // First, figure out which successors to preserve.
3340   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
3341   // successor.
3342   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
3343   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
3344
3345   // Then remove the rest.
3346   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
3347     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
3348     if (Succ == KeepEdge1)
3349       KeepEdge1 = nullptr;
3350     else if (Succ == KeepEdge2)
3351       KeepEdge2 = nullptr;
3352     else
3353       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent(),
3354                               /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
3355   }
3356
3357   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
3358   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
3359
3360   // Insert an appropriate new terminator.
3361   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
3362     if (TrueBB == FalseBB)
3363       // We were only looking for one successor, and it was present.
3364       // Create an unconditional branch to it.
3365       Builder.CreateBr(TrueBB);
3366     else {
3367       // We found both of the successors we were looking for.
3368       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
3369       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
3370       if (TrueWeight != FalseWeight)
3371         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3372                            MDBuilder(OldTerm->getContext())
3373                                .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
3374     }
3375   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
3376     // Neither of the selected blocks were successors, so this
3377     // terminator must be unreachable.
3378     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
3379   } else {
3380     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
3381     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
3382     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
3383     if (!KeepEdge1)
3384       // Only TrueBB was found.
3385       Builder.CreateBr(TrueBB);
3386     else
3387       // Only FalseBB was found.
3388       Builder.CreateBr(FalseBB);
3389   }
3390
3391   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
3392   return true;
3393 }
3394
3395 // Replaces
3396 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
3397 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
3398 // unconditional otherwise.
3399 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
3400   // Check for constant integer values in the select.
3401   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
3402   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
3403   if (!TrueVal || !FalseVal)
3404     return false;
3405
3406   // Find the relevant condition and destinations.
3407   Value *Condition = Select->getCondition();
3408   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal)->getCaseSuccessor();
3409   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal)->getCaseSuccessor();
3410
3411   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
3412   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
3413   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3414   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3415   if (HasWeights) {
3416     GetBranchWeights(SI, Weights);
3417     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3418       TrueWeight =
3419           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal)->getSuccessorIndex()];
3420       FalseWeight =
3421           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal)->getSuccessorIndex()];
3422     }
3423   }
3424
3425   // Perform the actual simplification.
3426   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB, TrueWeight,
3427                                     FalseWeight);
3428 }
3429
3430 // Replaces
3431 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
3432 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
3433 // with
3434 //   (br cond, BlockA, BlockB).
3435 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
3436   // Check that both operands of the select are block addresses.
3437   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
3438   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
3439   if (!TBA || !FBA)
3440     return false;
3441
3442   // Extract the actual blocks.
3443   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
3444   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
3445
3446   // Perform the actual simplification.
3447   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB, 0,
3448                                     0);
3449 }
3450
3451 /// This is called when we find an icmp instruction
3452 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
3453 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
3454 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
3455 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
3456 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
3457 /// like:
3458 ///
3459 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
3460 /// DEFAULT:
3461 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
3462 ///   br label %end
3463 /// end:
3464 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
3465 ///
3466 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
3467 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
3468 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
3469     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
3470     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
3471     AssumptionCache *AC) {
3472   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
3473
3474   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
3475   // complex.
3476   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse())
3477     return false;
3478
3479   Value *V = ICI->getOperand(0);
3480   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
3481
3482   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
3483   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
3484   // fold the compared value into the switch to simplify things.
3485   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
3486   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator()))
3487     return false;
3488
3489   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
3490   if (SI->getCondition() != V)
3491     return false;
3492
3493   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
3494   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
3495   // away.
3496   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
3497     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
3498     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
3499     ICI->setOperand(0, VVal);
3500
3501     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, {DL, ICI})) {
3502       ICI->replaceAllUsesWith(V);
3503       ICI->eraseFromParent();
3504     }
3505     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3506     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3507   }
3508
3509   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
3510   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
3511   // and zap it.
3512   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
3513     Value *V;
3514     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3515       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3516     else
3517       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3518
3519     ICI->replaceAllUsesWith(V);
3520     ICI->eraseFromParent();
3521     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3522     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3523   }
3524
3525   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
3526   // the block.
3527   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
3528   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
3529   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
3530       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
3531     return false;
3532
3533   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
3534   // true in the PHI.
3535   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3536   Constant *NewCst = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3537
3538   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3539     std::swap(DefaultCst, NewCst);
3540
3541   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
3542   // false depending on if it is EQ or NE.
3543   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
3544   ICI->eraseFromParent();
3545
3546   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
3547   // the switch to the merge point on the compared value.
3548   BasicBlock *NewBB =
3549       BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge", BB->getParent(), BB);
3550   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3551   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3552   if (HasWeights) {
3553     GetBranchWeights(SI, Weights);
3554     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3555       // Split weight for default case to case for "Cst".
3556       Weights[0] = (Weights[0] + 1) >> 1;
3557       Weights.push_back(Weights[0]);
3558
3559       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3560       SI->setMetadata(
3561           LLVMContext::MD_prof,
3562           MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
3563     }
3564   }
3565   SI->addCase(Cst, NewBB);
3566
3567   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
3568   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
3569   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
3570   Builder.CreateBr(SuccBlock);
3571   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
3572   return true;
3573 }
3574
3575 /// The specified branch is a conditional branch.
3576 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
3577 /// fold it into a switch instruction if so.
3578 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
3579                                       const DataLayout &DL) {
3580   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
3581   if (!Cond)
3582     return false;
3583
3584   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
3585   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
3586   // 'setne's and'ed together, collect them.
3587
3588   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
3589   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
3590   // Unpack the result
3591   SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Values = ConstantCompare.Vals;
3592   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
3593   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
3594   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
3595
3596   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
3597   if (!CompVal)
3598     return false;
3599
3600   // Avoid turning single icmps into a switch.
3601   if (UsedICmps <= 1)
3602     return false;
3603
3604   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
3605
3606   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
3607   // instruction can't handle, remove them now.
3608   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
3609   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
3610
3611   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
3612   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
3613   if (ExtraCase && Values.size() < 2)
3614     return false;
3615
3616   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
3617   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
3618
3619   // Figure out which block is which destination.
3620   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
3621   BasicBlock *EdgeBB = BI->getSuccessor(0);
3622   if (!TrueWhenEqual)
3623     std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
3624
3625   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3626
3627   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
3628                << " cases into SWITCH.  BB is:\n"
3629                << *BB);
3630
3631   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
3632   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
3633   // right before the condbr to handle it.
3634   if (ExtraCase) {
3635     BasicBlock *NewBB =
3636         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
3637     // Remove the uncond branch added to the old block.
3638     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
3639     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
3640
3641     if (TrueWhenEqual)
3642       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
3643     else
3644       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
3645
3646     OldTI->eraseFromParent();
3647
3648     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
3649     // for the edge we just added.
3650     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
3651
3652     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
3653                  << "\nEXTRABB = " << *BB);
3654     BB = NewBB;
3655   }
3656
3657   Builder.SetInsertPoint(BI);
3658   // Convert pointer to int before we switch.
3659   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
3660     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
3661         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
3662   }
3663
3664   // Create the new switch instruction now.
3665   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
3666
3667   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
3668   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
3669     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
3670
3671   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
3672   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
3673   // the number of edges added.
3674   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3675     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
3676     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3677     for (unsigned i = 0, e = Values.size() - 1; i != e; ++i)
3678       PN->addIncoming(InVal, BB);
3679   }
3680
3681   // Erase the old branch instruction.
3682   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3683
3684   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
3685   return true;
3686 }
3687
3688 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3689   if (isa<PHINode>(RI->getValue()))
3690     return SimplifyCommonResume(RI);
3691   else if (isa<LandingPadInst>(RI->getParent()->getFirstNonPHI()) &&
3692            RI->getValue() == RI->getParent()->getFirstNonPHI())
3693     // The resume must unwind the exception that caused control to branch here.
3694     return SimplifySingleResume(RI);
3695
3696   return false;
3697 }
3698
3699 // Simplify resume that is shared by several landing pads (phi of landing pad).
3700 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI) {
3701   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3702
3703   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics
3704   // between the phi of landing pads (RI->getValue()) and resume instruction.
3705   BasicBlock::iterator I = cast<Instruction>(RI->getValue())->getIterator(),
3706                        E = RI->getIterator();
3707   while (++I != E)
3708     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3709       return false;
3710
3711   SmallSetVector<BasicBlock *, 4> TrivialUnwindBlocks;
3712   auto *PhiLPInst = cast<PHINode>(RI->getValue());
3713
3714   // Check incoming blocks to see if any of them are trivial.
3715   for (unsigned Idx = 0, End = PhiLPInst->getNumIncomingValues(); Idx != End;
3716        Idx++) {
3717     auto *IncomingBB = PhiLPInst->getIncomingBlock(Idx);
3718     auto *IncomingValue = PhiLPInst->getIncomingValue(Idx);
3719
3720     // If the block has other successors, we can not delete it because
3721     // it has other dependents.
3722     if (IncomingBB->getUniqueSuccessor() != BB)
3723       continue;
3724
3725     auto *LandingPad = dyn_cast<LandingPadInst>(IncomingBB->getFirstNonPHI());
3726     // Not the landing pad that caused the control to branch here.
3727     if (IncomingValue != LandingPad)
3728       continue;
3729
3730     bool isTrivial = true;
3731
3732     I = IncomingBB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3733     E = IncomingBB->getTerminator()->getIterator();
3734     while (++I != E)
3735       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3736         isTrivial = false;
3737         break;
3738       }
3739
3740     if (isTrivial)
3741       TrivialUnwindBlocks.insert(IncomingBB);
3742   }
3743
3744   // If no trivial unwind blocks, don't do any simplifications.
3745   if (TrivialUnwindBlocks.empty())
3746     return false;
3747
3748   // Turn all invokes that unwind here into calls.
3749   for (auto *TrivialBB : TrivialUnwindBlocks) {
3750     // Blocks that will be simplified should be removed from the phi node.
3751     // Note there could be multiple edges to the resume block, and we need
3752     // to remove them all.
3753     while (PhiLPInst->getBasicBlockIndex(TrivialBB) != -1)
3754       BB->removePredecessor(TrivialBB, true);
3755
3756     for (pred_iterator PI = pred_begin(TrivialBB), PE = pred_end(TrivialBB);
3757          PI != PE;) {
3758       BasicBlock *Pred = *PI++;
3759       removeUnwindEdge(Pred);
3760     }
3761
3762     // In each SimplifyCFG run, only the current processed block can be erased.
3763     // Otherwise, it will break the iteration of SimplifyCFG pass. So instead
3764     // of erasing TrivialBB, we only remove the branch to the common resume
3765     // block so that we can later erase the resume block since it has no
3766     // predecessors.
3767     TrivialBB->getTerminator()->eraseFromParent();
3768     new UnreachableInst(RI->getContext(), TrivialBB);
3769   }
3770
3771   // Delete the resume block if all its predecessors have been removed.
3772   if (pred_empty(BB))
3773     BB->eraseFromParent();
3774
3775   return !TrivialUnwindBlocks.empty();
3776 }
3777
3778 // Simplify resume that is only used by a single (non-phi) landing pad.
3779 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySingleResume(ResumeInst *RI) {
3780   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3781   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
3782   assert(RI->getValue() == LPInst &&
3783          "Resume must unwind the exception that caused control to here");
3784
3785   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
3786   BasicBlock::iterator I = LPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3787   while (++I != E)
3788     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3789       return false;
3790
3791   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
3792   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3793     BasicBlock *Pred = *PI++;
3794     removeUnwindEdge(Pred);
3795   }
3796
3797   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
3798   BB->eraseFromParent();
3799   if (LoopHeaders)
3800     LoopHeaders->erase(BB);
3801   return true;
3802 }
3803
3804 static bool removeEmptyCleanup(CleanupReturnInst *RI) {
3805   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
3806   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
3807   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
3808   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
3809   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
3810   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
3811   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
3812   // simplified.
3813   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3814   CleanupPadInst *CPInst = RI->getCleanupPad();
3815   if (CPInst->getParent() != BB)
3816     // This isn't an empty cleanup.
3817     return false;
3818
3819   // We cannot kill the pad if it has multiple uses.  This typically arises
3820   // from unreachable basic blocks.
3821   if (!CPInst->hasOneUse())
3822     return false;
3823
3824   // Check that there are no other instructions except for benign intrinsics.
3825   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3826   while (++I != E) {
3827     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
3828     if (!II)
3829       return false;
3830
3831     Intrinsic::ID IntrinsicID = II->getIntrinsicID();
3832     switch (IntrinsicID) {
3833     case Intrinsic::dbg_declare:
3834     case Intrinsic::dbg_value:
3835     case Intrinsic::lifetime_end:
3836       break;
3837     default:
3838       return false;
3839     }
3840   }
3841
3842   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this will
3843   // set UnwindDest to nullptr.
3844   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3845   Instruction *DestEHPad = UnwindDest ? UnwindDest->getFirstNonPHI() : nullptr;
3846
3847   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
3848   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
3849   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
3850   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
3851   // are both EH pads).
3852   if (UnwindDest) {
3853     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
3854     // reference the block we are removing
3855     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
3856                               IE = DestEHPad->getIterator();
3857          I != IE; ++I) {
3858       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
3859
3860       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
3861       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
3862       assert(Idx != -1);
3863       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
3864       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
3865       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
3866       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3867       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3868       // pad being removed.
3869       //
3870       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3871       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3872       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3873       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3874       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3875       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3876
3877       // Remove the entry for the block we are deleting.
3878       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3879
3880       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3881         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3882         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3883         // DestPN.
3884         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues();
3885              SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3886           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3887                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3888         }
3889       } else {
3890         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3891         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3892         // predecessors with this value.
3893         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3894           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3895         }
3896       }
3897     }
3898
3899     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3900     Instruction *InsertPt = DestEHPad;
3901     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3902                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3903          I != IE;) {
3904       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3905       // being moved to another block.
3906       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3907       if (PN->use_empty())
3908         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3909         // when we erase BB below.
3910         continue;
3911
3912       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3913       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3914       // must be back edges which inherit the value from the path through
3915       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3916       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3917         if (pred != BB)
3918           PN->addIncoming(PN, pred);
3919       PN->moveBefore(InsertPt);
3920     }
3921   }
3922
3923   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3924     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3925     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3926     if (UnwindDest == nullptr) {
3927       removeUnwindEdge(PredBB);
3928     } else {
3929       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3930       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3931     }
3932   }
3933
3934   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3935   BB->eraseFromParent();
3936   return true;
3937 }
3938
3939 // Try to merge two cleanuppads together.
3940 static bool mergeCleanupPad(CleanupReturnInst *RI) {
3941   // Skip any cleanuprets which unwind to caller, there is nothing to merge
3942   // with.
3943   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3944   if (!UnwindDest)
3945     return false;
3946
3947   // This cleanupret isn't the only predecessor of this cleanuppad, it wouldn't
3948   // be safe to merge without code duplication.
3949   if (UnwindDest->getSinglePredecessor() != RI->getParent())
3950     return false;
3951
3952   // Verify that our cleanuppad's unwind destination is another cleanuppad.
3953   auto *SuccessorCleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(&UnwindDest->front());
3954   if (!SuccessorCleanupPad)
3955     return false;
3956
3957   CleanupPadInst *PredecessorCleanupPad = RI->getCleanupPad();
3958   // Replace any uses of the successor cleanupad with the predecessor pad
3959   // The only cleanuppad uses should be this cleanupret, it's cleanupret and
3960   // funclet bundle operands.
3961   SuccessorCleanupPad->replaceAllUsesWith(PredecessorCleanupPad);
3962   // Remove the old cleanuppad.
3963   SuccessorCleanupPad->eraseFromParent();
3964   // Now, we simply replace the cleanupret with a branch to the unwind
3965   // destination.
3966   BranchInst::Create(UnwindDest, RI->getParent());
3967   RI->eraseFromParent();
3968
3969   return true;
3970 }
3971
3972 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
3973   // It is possible to transiantly have an undef cleanuppad operand because we
3974   // have deleted some, but not all, dead blocks.
3975   // Eventually, this block will be deleted.
3976   if (isa<UndefValue>(RI->getOperand(0)))
3977     return false;
3978
3979   if (mergeCleanupPad(RI))
3980     return true;
3981
3982   if (removeEmptyCleanup(RI))
3983     return true;
3984
3985   return false;
3986 }
3987
3988 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3989   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3990   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
3991     return false;
3992
3993   // Find predecessors that end with branches.
3994   SmallVector<BasicBlock *, 8> UncondBranchPreds;
3995   SmallVector<BranchInst *, 8> CondBranchPreds;
3996   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
3997     BasicBlock *P = *PI;
3998     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
3999     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
4000       if (BI->isUnconditional())
4001         UncondBranchPreds.push_back(P);
4002       else
4003         CondBranchPreds.push_back(BI);
4004     }
4005   }
4006
4007   // If we found some, do the transformation!
4008   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
4009     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
4010       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
4011       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
4012                    << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
4013       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
4014     }
4015
4016     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
4017     if (pred_empty(BB)) {
4018       // We know there are no successors, so just nuke the block.
4019       BB->eraseFromParent();
4020       if (LoopHeaders)
4021         LoopHeaders->erase(BB);
4022     }
4023
4024     return true;
4025   }
4026
4027   // Check out all of the conditional branches going to this return
4028   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
4029   // branch itself into a select/return pair.
4030   while (!CondBranchPreds.empty()) {
4031     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
4032
4033     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
4034     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
4035         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
4036         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
4037       return true;
4038   }
4039   return false;
4040 }
4041
4042 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
4043   BasicBlock *BB = UI->getParent();
4044
4045   bool Changed = false;
4046
4047   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
4048   // be removed, do so.
4049   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
4050     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
4051     --BBI;
4052     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
4053     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
4054     // operations may have this effect.
4055     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4056       break;
4057
4058     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
4059       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
4060         if (SI->isVolatile())
4061           break;
4062       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4063         if (LI->isVolatile())
4064           break;
4065       } else if (auto *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
4066         if (RMWI->isVolatile())
4067           break;
4068       } else if (auto *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
4069         if (CXI->isVolatile())
4070           break;
4071       } else if (isa<CatchPadInst>(BBI)) {
4072         // A catchpad may invoke exception object constructors and such, which
4073         // in some languages can be arbitrary code, so be conservative by
4074         // default.
4075         // For CoreCLR, it just involves a type test, so can be removed.
4076         if (classifyEHPersonality(BB->getParent()->getPersonalityFn()) !=
4077             EHPersonality::CoreCLR)
4078           break;
4079       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
4080                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
4081         break;
4082       }
4083       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
4084       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
4085       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
4086       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
4087     }
4088
4089     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
4090     if (!BBI->use_empty())
4091       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
4092     BBI->eraseFromParent();
4093     Changed = true;
4094   }
4095
4096   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
4097   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
4098   if (&BB->front() != UI)
4099     return Changed;
4100
4101   SmallVector<BasicBlock *, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4102   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
4103     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
4104     IRBuilder<> Builder(TI);
4105     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
4106       if (BI->isUnconditional()) {
4107         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4108           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4109           TI->eraseFromParent();
4110           Changed = true;
4111         }
4112       } else {
4113         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4114           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
4115           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4116         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
4117           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
4118           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4119           Changed = true;
4120         }
4121       }
4122     } else if (auto *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
4123       for (auto i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;) {
4124         if (i->getCaseSuccessor() != BB) {
4125           ++i;
4126           continue;
4127         }
4128         BB->removePredecessor(SI->getParent());
4129         i = SI->removeCase(i);
4130         e = SI->case_end();
4131         Changed = true;
4132       }
4133     } else if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
4134       if (II->getUnwindDest() == BB) {
4135         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4136         Changed = true;
4137       }
4138     } else if (auto *CSI = dyn_cast<CatchSwitchInst>(TI)) {
4139       if (CSI->getUnwindDest() == BB) {
4140         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4141         Changed = true;
4142         continue;
4143       }
4144
4145       for (CatchSwitchInst::handler_iterator I = CSI->handler_begin(),
4146                                              E = CSI->handler_end();
4147            I != E; ++I) {
4148         if (*I == BB) {
4149           CSI->removeHandler(I);
4150           --I;
4151           --E;
4152           Changed = true;
4153         }
4154       }
4155       if (CSI->getNumHandlers() == 0) {
4156         BasicBlock *CatchSwitchBB = CSI->getParent();
4157         if (CSI->hasUnwindDest()) {
4158           // Redirect preds to the unwind dest
4159           CatchSwitchBB->replaceAllUsesWith(CSI->getUnwindDest());
4160         } else {
4161           // Rewrite all preds to unwind to caller (or from invoke to call).
4162           SmallVector<BasicBlock *, 8> EHPreds(predecessors(CatchSwitchBB));
4163           for (BasicBlock *EHPred : EHPreds)
4164             removeUnwindEdge(EHPred);
4165         }
4166         // The catchswitch is no longer reachable.
4167         new UnreachableInst(CSI->getContext(), CSI);
4168         CSI->eraseFromParent();
4169         Changed = true;
4170       }
4171     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI)) {
4172       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4173       TI->eraseFromParent();
4174       Changed = true;
4175     }
4176   }
4177
4178   // If this block is now dead, remove it.
4179   if (pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
4180     // We know there are no successors, so just nuke the block.
4181     BB->eraseFromParent();
4182     if (LoopHeaders)
4183       LoopHeaders->erase(BB);
4184     return true;
4185   }
4186
4187   return Changed;
4188 }
4189
4190 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
4191   assert(Cases.size() >= 1);
4192
4193   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
4194   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
4195     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
4196       return false;
4197   }
4198   return true;
4199 }
4200
4201 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
4202 /// comparison and branch.
4203 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4204   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4205
4206   bool HasDefault =
4207       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4208
4209   // Partition the cases into two sets with different destinations.
4210   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
4211   BasicBlock *DestB = nullptr;
4212   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesA;
4213   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesB;
4214
4215   for (auto Case : SI->cases()) {
4216     BasicBlock *Dest = Case.getCaseSuccessor();
4217     if (!DestA)
4218       DestA = Dest;
4219     if (Dest == DestA) {
4220       CasesA.push_back(Case.getCaseValue());
4221       continue;
4222     }
4223     if (!DestB)
4224       DestB = Dest;
4225     if (Dest == DestB) {
4226       CasesB.push_back(Case.getCaseValue());
4227       continue;
4228     }
4229     return false; // More than two destinations.
4230   }
4231
4232   assert(DestA && DestB &&
4233          "Single-destination switch should have been folded.");
4234   assert(DestA != DestB);
4235   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
4236   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
4237   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
4238
4239   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
4240   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
4241   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
4242   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
4243   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
4244     ContiguousCases = &CasesA;
4245     ContiguousDest = DestA;
4246     OtherDest = DestB;
4247   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
4248     ContiguousCases = &CasesB;
4249     ContiguousDest = DestB;
4250     OtherDest = DestA;
4251   } else
4252     return false;
4253
4254   // Start building the compare and branch.
4255
4256   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
4257   Constant *NumCases =
4258       ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
4259
4260   Value *Sub = SI->getCondition();
4261   if (!Offset->isNullValue())
4262     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
4263
4264   Value *Cmp;
4265   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
4266   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
4267     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
4268   else
4269     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
4270   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
4271
4272   // Update weight for the newly-created conditional branch.
4273   if (HasBranchWeights(SI)) {
4274     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4275     GetBranchWeights(SI, Weights);
4276     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
4277       uint64_t TrueWeight = 0;
4278       uint64_t FalseWeight = 0;
4279       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
4280         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
4281           TrueWeight += Weights[I];
4282         else
4283           FalseWeight += Weights[I];
4284       }
4285       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
4286         TrueWeight /= 2;
4287         FalseWeight /= 2;
4288       }
4289       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4290                          MDBuilder(SI->getContext())
4291                              .createBranchWeights((uint32_t)TrueWeight,
4292                                                   (uint32_t)FalseWeight));
4293     }
4294   }
4295
4296   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
4297   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4298     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
4299     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest())
4300       ++PreviousEdges;
4301     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4302       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4303   }
4304   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4305     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
4306     if (OtherDest == SI->getDefaultDest())
4307       ++PreviousEdges;
4308     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4309       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4310   }
4311
4312   // Drop the switch.
4313   SI->eraseFromParent();
4314
4315   return true;
4316 }
4317
4318 /// Compute masked bits for the condition of a switch
4319 /// and use it to remove dead cases.
4320 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
4321                                      const DataLayout &DL) {
4322   Value *Cond = SI->getCondition();
4323   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
4324   KnownBits Known = computeKnownBits(Cond, DL, 0, AC, SI);
4325
4326   // We can also eliminate cases by determining that their values are outside of
4327   // the limited range of the condition based on how many significant (non-sign)
4328   // bits are in the condition value.
4329   unsigned ExtraSignBits = ComputeNumSignBits(Cond, DL, 0, AC, SI) - 1;
4330   unsigned MaxSignificantBitsInCond = Bits - ExtraSignBits;
4331
4332   // Gather dead cases.
4333   SmallVector<ConstantInt *, 8> DeadCases;
4334   for (auto &Case : SI->cases()) {
4335     const APInt &CaseVal = Case.getCaseValue()->getValue();
4336     if (Known.Zero.intersects(CaseVal) || !Known.One.isSubsetOf(CaseVal) ||
4337         (CaseVal.getMinSignedBits() > MaxSignificantBitsInCond)) {
4338       DeadCases.push_back(Case.getCaseValue());
4339       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case " << CaseVal << " is dead.\n");
4340     }
4341   }
4342
4343   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the
4344   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some
4345   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
4346   // number of possible unique case values.
4347   bool HasDefault =
4348       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4349   const unsigned NumUnknownBits =
4350       Bits - (Known.Zero | Known.One).countPopulation();
4351   assert(NumUnknownBits <= Bits);
4352   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
4353       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&
4354       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
4355     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
4356     BasicBlock *NewDefault =
4357         SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(), SI->getParent(), "");
4358     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
4359     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
4360     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
4361     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
4362     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
4363     return true;
4364   }
4365
4366   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4367   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
4368   if (HasWeight) {
4369     GetBranchWeights(SI, Weights);
4370     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
4371   }
4372
4373   // Remove dead cases from the switch.
4374   for (ConstantInt *DeadCase : DeadCases) {
4375     SwitchInst::CaseIt CaseI = SI->findCaseValue(DeadCase);
4376     assert(CaseI != SI->case_default() &&
4377            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
4378     if (HasWeight) {
4379       std::swap(Weights[CaseI->getCaseIndex() + 1], Weights.back());
4380       Weights.pop_back();
4381     }
4382
4383     // Prune unused values from PHI nodes.
4384     CaseI->getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
4385     SI->removeCase(CaseI);
4386   }
4387   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
4388     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
4389     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4390                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
4391                         .createBranchWeights(MDWeights));
4392   }
4393
4394   return !DeadCases.empty();
4395 }
4396
4397 /// If BB would be eligible for simplification by
4398 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
4399 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
4400 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
4401 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
4402 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
4403                                               BasicBlock *BB, int *PhiIndex) {
4404   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
4405     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
4406   if (!BB->getSinglePredecessor())
4407     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
4408
4409   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4410   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
4411     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
4412
4413   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
4414
4415   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
4416   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4417     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
4418     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
4419
4420     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
4421     if (InValue != CaseValue)
4422       continue;
4423
4424     *PhiIndex = Idx;
4425     return PHI;
4426   }
4427
4428   return nullptr;
4429 }
4430
4431 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
4432 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
4433 /// blocks of the switch can be folded away.
4434 /// Returns true if a change is made.
4435 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
4436   typedef DenseMap<PHINode *, SmallVector<int, 4>> ForwardingNodesMap;
4437   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
4438
4439   for (auto Case : SI->cases()) {
4440     ConstantInt *CaseValue = Case.getCaseValue();
4441     BasicBlock *CaseDest = Case.getCaseSuccessor();
4442
4443     int PhiIndex;
4444     PHINode *PHI =
4445         FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest, &PhiIndex);
4446     if (!PHI)
4447       continue;
4448
4449     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
4450   }
4451
4452   bool Changed = false;
4453
4454   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
4455                                     E = ForwardingNodes.end();
4456        I != E; ++I) {
4457     PHINode *Phi = I->first;
4458     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
4459
4460     if (Indexes.size() < 2)
4461       continue;
4462
4463     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
4464       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
4465     Changed = true;
4466   }
4467
4468   return Changed;
4469 }
4470
4471 /// Return true if the backend will be able to handle
4472 /// initializing an array of constants like C.
4473 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C, const TargetTransformInfo &TTI) {
4474   if (C->isThreadDependent())
4475     return false;
4476   if (C->isDLLImportDependent())
4477     return false;
4478
4479   if (!isa<ConstantFP>(C) && !isa<ConstantInt>(C) &&
4480       !isa<ConstantPointerNull>(C) && !isa<GlobalValue>(C) &&
4481       !isa<UndefValue>(C) && !isa<ConstantExpr>(C))
4482     return false;
4483
4484   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
4485     if (!CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing())
4486       return false;
4487     if (!ValidLookupTableConstant(CE->getOperand(0), TTI))
4488       return false;
4489   }
4490
4491   if (!TTI.shouldBuildLookupTablesForConstant(C))
4492     return false;
4493
4494   return true;
4495 }
4496
4497 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
4498 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
4499 static Constant *
4500 LookupConstant(Value *V,
4501                const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4502   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4503     return C;
4504   return ConstantPool.lookup(V);
4505 }
4506
4507 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
4508 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
4509 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
4510 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
4511 static Constant *
4512 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
4513              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4514   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
4515     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
4516     if (!A)
4517       return nullptr;
4518     if (A->isAllOnesValue())
4519       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
4520     if (A->isNullValue())
4521       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
4522     return nullptr;
4523   }
4524
4525   SmallVector<Constant *, 4> COps;
4526   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
4527     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
4528       COps.push_back(A);
4529     else
4530       return nullptr;
4531   }
4532
4533   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
4534     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
4535                                            COps[1], DL);
4536   }
4537
4538   return ConstantFoldInstOperands(I, COps, DL);
4539 }
4540
4541 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
4542 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
4543 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
4544 /// case), of a switch instruction SI.
4545 static bool
4546 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
4547                BasicBlock **CommonDest,
4548                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
4549                const DataLayout &DL, const TargetTransformInfo &TTI) {
4550   // The block from which we enter the common destination.
4551   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
4552
4553   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
4554   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
4555   SmallDenseMap<Value *, Constant *> ConstantPool;
4556   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
4557   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
4558        ++I) {
4559     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
4560       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
4561       if (T->getNumSuccessors() != 1 || T->isExceptional())
4562         return false;
4563       Pred = CaseDest;
4564       CaseDest = T->getSuccessor(0);
4565     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
4566       // Skip debug intrinsic.
4567       continue;
4568     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
4569       // Instruction is side-effect free and constant.
4570
4571       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
4572       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
4573       // no longer dominate all its uses.
4574       for (auto &Use : I->uses()) {
4575         User *User = Use.getUser();
4576         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
4577           if (I->getParent() == CaseDest)
4578             continue;
4579         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
4580           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
4581             continue;
4582         return false;
4583       }
4584
4585       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
4586     } else {
4587       break;
4588     }
4589   }
4590
4591   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
4592   if (!*CommonDest)
4593     *CommonDest = CaseDest;
4594   // If the destination isn't the common one, abort.
4595   if (CaseDest != *CommonDest)
4596     return false;
4597
4598   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
4599   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
4600   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4601     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
4602     if (Idx == -1)
4603       continue;
4604
4605     Constant *ConstVal =
4606         LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx), ConstantPool);
4607     if (!ConstVal)
4608       return false;
4609
4610     // Be conservative about which kinds of constants we support.
4611     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal, TTI))
4612       return false;
4613
4614     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
4615   }
4616
4617   return Res.size() > 0;
4618 }
4619
4620 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
4621 // Result.
4622 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
4623                             SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4624                             Constant *Result) {
4625   for (auto &I : UniqueResults) {
4626     if (I.first == Result) {
4627       I.second.push_back(CaseVal);
4628       return;
4629     }
4630   }
4631   UniqueResults.push_back(
4632       std::make_pair(Result, SmallVector<ConstantInt *, 4>(1, CaseVal)));
4633 }
4634
4635 // Helper function that initializes a map containing
4636 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
4637 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
4638 // there is not a common destination block for the switch.
4639 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
4640                                   BasicBlock *&CommonDest,
4641                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4642                                   Constant *&DefaultResult,
4643                                   const DataLayout &DL,
4644                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
4645   for (auto &I : SI->cases()) {
4646     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
4647
4648     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4649     SwitchCaseResultsTy Results;
4650     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
4651                         DL, TTI))
4652       return false;
4653
4654     // Only one value per case is permitted
4655     if (Results.size() > 1)
4656       return false;
4657     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
4658
4659     // Check the PHI consistency.
4660     if (!PHI)
4661       PHI = Results[0].first;
4662     else if (PHI != Results[0].first)
4663       return false;
4664   }
4665   // Find the default result value.
4666   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
4667   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
4668   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
4669                  DL, TTI);
4670   // If the default value is not found abort unless the default destination
4671   // is unreachable.
4672   DefaultResult =
4673       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
4674   if ((!DefaultResult &&
4675        !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
4676     return false;
4677
4678   return true;
4679 }
4680
4681 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
4682 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
4683 // Example:
4684 // switch (a) {
4685 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
4686 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
4687 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
4688 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
4689 //   default:
4690 //     return 4;
4691 // }
4692 static Value *ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
4693                                    Constant *DefaultResult, Value *Condition,
4694                                    IRBuilder<> &Builder) {
4695   assert(ResultVector.size() == 2 &&
4696          "We should have exactly two unique results at this point");
4697   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
4698   // select or a two-way select if default is possible.
4699   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
4700       ResultVector[1].second.size() == 1) {
4701     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
4702     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
4703
4704     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
4705     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
4706     if (DefaultCanTrigger) {
4707       Value *const ValueCompare =
4708           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
4709       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
4710                                          DefaultResult, "switch.select");
4711     }
4712     Value *const ValueCompare =
4713         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
4714     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first,
4715                                 SelectValue, "switch.select");
4716   }
4717
4718   return nullptr;
4719 }
4720
4721 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
4722 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
4723 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
4724                                               Value *SelectValue,
4725                                               IRBuilder<> &Builder) {
4726   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
4727   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
4728     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
4729   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
4730
4731   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
4732
4733   // Remove the switch.
4734   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4735     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4736
4737     if (Succ == PHI->getParent())
4738       continue;
4739     Succ->removePredecessor(SelectBB);
4740   }
4741   SI->eraseFromParent();
4742 }
4743
4744 /// If the switch is only used to initialize one or more
4745 /// phi nodes in a common successor block with only two different
4746 /// constant values, replace the switch with select.
4747 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4748                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
4749                            const TargetTransformInfo &TTI) {
4750   Value *const Cond = SI->getCondition();
4751   PHINode *PHI = nullptr;
4752   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4753   Constant *DefaultResult;
4754   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
4755   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
4756   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
4757                              DL, TTI))
4758     return false;
4759   // Selects choose between maximum two values.
4760   if (UniqueResults.size() != 2)
4761     return false;
4762   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
4763
4764   Builder.SetInsertPoint(SI);
4765   Value *SelectValue =
4766       ConvertTwoCaseSwitch(UniqueResults, DefaultResult, Cond, Builder);
4767   if (SelectValue) {
4768     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
4769     return true;
4770   }
4771   // The switch couldn't be converted into a select.
4772   return false;
4773 }
4774
4775 namespace {
4776
4777 /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
4778 class SwitchLookupTable {
4779 public:
4780   /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
4781   /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
4782   SwitchLookupTable(
4783       Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4784       const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4785       Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
4786
4787   /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
4788   /// the position given by Index in the lookup table.
4789   Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
4790
4791   /// Return true if a table with TableSize elements of
4792   /// type ElementType would fit in a target-legal register.
4793   static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
4794                                  Type *ElementType);
4795
4796 private:
4797   // Depending on the contents of the table, it can be represented in
4798   // different ways.
4799   enum {
4800     // For tables where each element contains the same value, we just have to
4801     // store that single value and return it for each lookup.
4802     SingleValueKind,
4803
4804     // For tables where there is a linear relationship between table index
4805     // and values. We calculate the result with a simple multiplication
4806     // and addition instead of a table lookup.
4807     LinearMapKind,
4808
4809     // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
4810     // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
4811     // shift and mask operations.
4812     BitMapKind,
4813
4814     // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
4815     // instructions from the table.
4816     ArrayKind
4817   } Kind;
4818
4819   // For SingleValueKind, this is the single value.
4820   Constant *SingleValue;
4821
4822   // For BitMapKind, this is the bitmap.
4823   ConstantInt *BitMap;
4824   IntegerType *BitMapElementTy;
4825
4826   // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
4827   ConstantInt *LinearOffset;
4828   ConstantInt *LinearMultiplier;
4829
4830   // For ArrayKind, this is the array.
4831   GlobalVariable *Array;
4832 };
4833
4834 } // end anonymous namespace
4835
4836 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
4837     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4838     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4839     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
4840     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
4841       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
4842   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
4843   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
4844
4845   // If all values in the table are equal, this is that value.
4846   SingleValue = Values.begin()->second;
4847
4848   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
4849
4850   // Build up the table contents.
4851   SmallVector<Constant *, 64> TableContents(TableSize);
4852   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
4853     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
4854     Constant *CaseRes = Values[I].second;
4855     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
4856
4857     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue()).getLimitedValue();
4858     TableContents[Idx] = CaseRes;
4859
4860     if (CaseRes != SingleValue)
4861       SingleValue = nullptr;
4862   }
4863
4864   // Fill in any holes in the table with the default result.
4865   if (Values.size() < TableSize) {
4866     assert(DefaultValue &&
4867            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
4868     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
4869     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4870       if (!TableContents[I])
4871         TableContents[I] = DefaultValue;
4872     }
4873
4874     if (DefaultValue != SingleValue)
4875       SingleValue = nullptr;
4876   }
4877
4878   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
4879   // that single value.
4880   if (SingleValue) {
4881     Kind = SingleValueKind;
4882     return;
4883   }
4884
4885   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
4886   // table index.
4887   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
4888     bool LinearMappingPossible = true;
4889     APInt PrevVal;
4890     APInt DistToPrev;
4891     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
4892     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
4893     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4894       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
4895       if (!ConstVal) {
4896         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
4897         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
4898         LinearMappingPossible = false;
4899         break;
4900       }
4901       const APInt &Val = ConstVal->getValue();
4902       if (I != 0) {
4903         APInt Dist = Val - PrevVal;
4904         if (I == 1) {
4905           DistToPrev = Dist;
4906         } else if (Dist != DistToPrev) {
4907           LinearMappingPossible = false;
4908           break;
4909         }
4910       }
4911       PrevVal = Val;
4912     }
4913     if (LinearMappingPossible) {
4914       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
4915       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
4916       Kind = LinearMapKind;
4917       ++NumLinearMaps;
4918       return;
4919     }
4920   }
4921
4922   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
4923   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
4924     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
4925     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
4926     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
4927       TableInt <<= IT->getBitWidth();
4928       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
4929       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
4930         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
4931         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
4932       }
4933     }
4934     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
4935     BitMapElementTy = IT;
4936     Kind = BitMapKind;
4937     ++NumBitMaps;
4938     return;
4939   }
4940
4941   // Store the table in an array.
4942   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
4943   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
4944
4945   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/true,
4946                              GlobalVariable::PrivateLinkage, Initializer,
4947                              "switch.table");
4948   Array->setUnnamedAddr(GlobalValue::UnnamedAddr::Global);
4949   Kind = ArrayKind;
4950 }
4951
4952 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
4953   switch (Kind) {
4954   case SingleValueKind:
4955     return SingleValue;
4956   case LinearMapKind: {
4957     // Derive the result value from the input value.
4958     Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4959                                           false, "switch.idx.cast");
4960     if (!LinearMultiplier->isOne())
4961       Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4962     if (!LinearOffset->isZero())
4963       Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4964     return Result;
4965   }
4966   case BitMapKind: {
4967     // Type of the bitmap (e.g. i59).
4968     IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4969
4970     // Cast Index to the same type as the bitmap.
4971     // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4972     // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4973     Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4974
4975     // Multiply the shift amount by the element width.
4976     ShiftAmt = Builder.CreateMul(
4977         ShiftAmt, ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
4978         "switch.shiftamt");
4979
4980     // Shift down.
4981     Value *DownShifted =
4982         Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt, "switch.downshift");
4983     // Mask off.
4984     return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy, "switch.masked");
4985   }
4986   case ArrayKind: {
4987     // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
4988     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
4989     uint64_t TableSize =
4990         Array->getInitializer()->getType()->getArrayNumElements();
4991     if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
4992       Index = Builder.CreateZExt(
4993           Index, IntegerType::get(IT->getContext(), IT->getBitWidth() + 1),
4994           "switch.tableidx.zext");
4995
4996     Value *GEPIndices[] = {Builder.getInt32(0), Index};
4997     Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
4998                                            GEPIndices, "switch.gep");
4999     return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
5000   }
5001   }
5002   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
5003 }
5004
5005 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
5006                                            uint64_t TableSize,
5007                                            Type *ElementType) {
5008   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
5009   if (!IT)
5010     return false;
5011   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
5012   // are <= 15, we could try to narrow the type.
5013
5014   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
5015   if (TableSize >= UINT_MAX / IT->getBitWidth())
5016     return false;
5017   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
5018 }
5019
5020 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
5021 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
5022 static bool
5023 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
5024                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
5025                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
5026   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
5027     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
5028
5029   bool AllTablesFitInRegister = true;
5030   bool HasIllegalType = false;
5031   for (const auto &I : ResultTypes) {
5032     Type *Ty = I.second;
5033
5034     // Saturate this flag to true.
5035     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
5036
5037     // Saturate this flag to false.
5038     AllTablesFitInRegister =
5039         AllTablesFitInRegister &&
5040         SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
5041
5042     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
5043     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
5044     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
5045     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
5046       break;
5047   }
5048
5049   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
5050   if (AllTablesFitInRegister)
5051     return true;
5052
5053   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
5054   if (HasIllegalType)
5055     return false;
5056
5057   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
5058   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
5059   // FIXME: Find the best cut-off.
5060   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
5061 }
5062
5063 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
5064 /// \code
5065 ///     if (idx < tablesize)
5066 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
5067 ///     else
5068 ///        r = default_value;
5069 ///     if (r != default_value)
5070 ///        ...
5071 /// \endcode
5072 /// Is optimized to:
5073 /// \code
5074 ///     cond = idx < tablesize;
5075 ///     if (cond)
5076 ///        r = table[idx];
5077 ///     else
5078 ///        r = default_value;
5079 ///     if (cond)
5080 ///        ...
5081 /// \endcode
5082 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
5083 static void reuseTableCompare(
5084     User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock, BranchInst *RangeCheckBranch,
5085     Constant *DefaultValue,
5086     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values) {
5087
5088   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
5089   if (!CmpInst)
5090     return;
5091
5092   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
5093   // threading can do its work afterwards.
5094   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
5095     return;
5096
5097   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
5098   if (!CmpOp1)
5099     return;
5100
5101   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
5102   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
5103   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
5104
5105   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
5106   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5107                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
5108   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
5109     return;
5110
5111   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
5112   // compare result.
5113   for (auto ValuePair : Values) {
5114     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5115                                                 ValuePair.second, CmpOp1, true);
5116     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
5117       return;
5118     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
5119            "Expect true or false as compare result.");
5120   }
5121
5122   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
5123   // dominance check, but sufficient for our needs.
5124   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
5125   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
5126   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
5127   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
5128     BasicBlock *Pred = *PI;
5129     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
5130       return;
5131   }
5132
5133   if (DefaultConst == FalseConst) {
5134     // The compare yields the same result. We can replace it.
5135     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
5136     ++NumTableCmpReuses;
5137   } else {
5138     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
5139     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(
5140         RangeCmp, ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
5141         RangeCheckBranch);
5142     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
5143     ++NumTableCmpReuses;
5144   }
5145 }
5146
5147 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
5148 /// successor block with different constant values, replace the switch with
5149 /// lookup tables.
5150 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5151                                 const DataLayout &DL,
5152                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
5153   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
5154
5155   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
5156   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
5157     return false;
5158
5159   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
5160   // split off a dense part and build a lookup table for that.
5161
5162   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
5163   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
5164   // string and lookup indices into that.
5165
5166   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make
5167   // them
5168   // faster, so we don't analyze them.
5169   if (SI->getNumCases() < 3)
5170     return false;
5171
5172   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
5173   // common destination, as well as the min and max case values.
5174   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
5175   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
5176   ConstantInt *MinCaseVal = CI->getCaseValue();
5177   ConstantInt *MaxCaseVal = CI->getCaseValue();
5178
5179   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
5180   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt *, Constant *>, 4> ResultListTy;
5181   SmallDenseMap<PHINode *, ResultListTy> ResultLists;
5182   SmallDenseMap<PHINode *, Constant *> DefaultResults;
5183   SmallDenseMap<PHINode *, Type *> ResultTypes;
5184   SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
5185
5186   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
5187     ConstantInt *CaseVal = CI->getCaseValue();
5188     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
5189       MinCaseVal = CaseVal;
5190     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
5191       MaxCaseVal = CaseVal;
5192
5193     // Resulting value at phi nodes for this case value.
5194     typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> ResultsTy;
5195     ResultsTy Results;
5196     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI->getCaseSuccessor(), &CommonDest,
5197                         Results, DL, TTI))
5198       return false;
5199
5200     // Append the result from this case to the list for each phi.
5201     for (const auto &I : Results) {
5202       PHINode *PHI = I.first;
5203       Constant *Value = I.second;
5204       if (!ResultLists.count(PHI))
5205         PHIs.push_back(PHI);
5206       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
5207     }
5208   }
5209
5210   // Keep track of the result types.
5211   for (PHINode *PHI : PHIs) {
5212     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
5213   }
5214
5215   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
5216   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
5217   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
5218   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
5219
5220   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
5221   // or a bitmask that fits in a register.
5222   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> DefaultResultsList;
5223   bool HasDefaultResults =
5224       GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest,
5225                      DefaultResultsList, DL, TTI);
5226
5227   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
5228   if (NeedMask) {
5229     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
5230     if (SI->getNumCases() < 4) // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
5231       return false;
5232     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
5233       return false;
5234   }
5235
5236   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
5237     PHINode *PHI = I.first;
5238     Constant *Result = I.second;
5239     DefaultResults[PHI] = Result;
5240   }
5241
5242   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
5243     return false;
5244
5245   // Create the BB that does the lookups.
5246   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
5247   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(
5248       Mod.getContext(), "switch.lookup", CommonDest->getParent(), CommonDest);
5249
5250   // Compute the table index value.
5251   Builder.SetInsertPoint(SI);
5252   Value *TableIndex =
5253       Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal, "switch.tableidx");
5254
5255   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
5256   // switching upon.
5257   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5258   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
5259   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
5260          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
5261          "representable value of its input integer type's size.");
5262
5263   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
5264   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
5265   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
5266   const bool DefaultIsReachable =
5267       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
5268   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
5269   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
5270
5271   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5272     Builder.CreateBr(LookupBB);
5273     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
5274     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
5275   } else {
5276     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(
5277         TableIndex, ConstantInt::get(MinCaseVal->getType(), TableSize));
5278     RangeCheckBranch =
5279         Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5280   }
5281
5282   // Populate the BB that does the lookups.
5283   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5284
5285   if (NeedMask) {
5286     // Before doing the lookup we do the hole check.
5287     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
5288     // and we create a new LookupBB.
5289     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
5290     MaskBB->setName("switch.hole_check");
5291     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(), "switch.lookup",
5292                                   CommonDest->getParent(), CommonDest);
5293
5294     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
5295     // unnecessary illegal types.
5296     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
5297     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
5298     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
5299     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
5300     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
5301     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
5302       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() - MinCaseVal->getValue())
5303                          .getLimitedValue();
5304       MaskInt |= One << Idx;
5305     }
5306     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
5307
5308     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
5309     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
5310     // else continue with table lookup.
5311     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
5312     Value *MaskIndex =
5313         Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy, "switch.maskindex");
5314     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex, "switch.shifted");
5315     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(
5316         Shifted, Type::getInt1Ty(Mod.getContext()), "switch.lobit");
5317     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5318
5319     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5320     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
5321   }
5322
5323   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5324     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
5325     // do not delete PHINodes here.
5326     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
5327                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
5328   }
5329
5330   bool ReturnedEarly = false;
5331   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
5332     PHINode *PHI = PHIs[I];
5333     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
5334
5335     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
5336     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
5337     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
5338
5339     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
5340
5341     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
5342     // do that right here.
5343     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
5344         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
5345       Builder.CreateRet(Result);
5346       ReturnedEarly = true;
5347       break;
5348     }
5349
5350     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
5351     // possible.
5352     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
5353       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
5354       // Search for compare instructions which use the phi.
5355       for (auto *User : PHI->users()) {
5356         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
5357       }
5358     }
5359
5360     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
5361   }
5362
5363   if (!ReturnedEarly)
5364     Builder.CreateBr(CommonDest);
5365
5366   // Remove the switch.
5367   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
5368     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
5369
5370     if (Succ == SI->getDefaultDest())
5371       continue;
5372     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
5373   }
5374   SI->eraseFromParent();
5375
5376   ++NumLookupTables;
5377   if (NeedMask)
5378     ++NumLookupTablesHoles;
5379   return true;
5380 }
5381
5382 static bool isSwitchDense(ArrayRef<int64_t> Values) {
5383   // See also SelectionDAGBuilder::isDense(), which this function was based on.
5384   uint64_t Diff = (uint64_t)Values.back() - (uint64_t)Values.front();
5385   uint64_t Range = Diff + 1;
5386   uint64_t NumCases = Values.size();
5387   // 40% is the default density for building a jump table in optsize/minsize mode.
5388   uint64_t MinDensity = 40;
5389
5390   return NumCases * 100 >= Range * MinDensity;
5391 }
5392
5393 // Try and transform a switch that has "holes" in it to a contiguous sequence
5394 // of cases.
5395 //
5396 // A switch such as: switch(i) {case 5: case 9: case 13: case 17:} can be
5397 // range-reduced to: switch ((i-5) / 4) {case 0: case 1: case 2: case 3:}.
5398 //
5399 // This converts a sparse switch into a dense switch which allows better
5400 // lowering and could also allow transforming into a lookup table.
5401 static bool ReduceSwitchRange(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5402                               const DataLayout &DL,
5403                               const TargetTransformInfo &TTI) {
5404   auto *CondTy = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5405   if (CondTy->getIntegerBitWidth() > 64 ||
5406       !DL.fitsInLegalInteger(CondTy->getIntegerBitWidth()))
5407     return false;
5408   // Only bother with this optimization if there are more than 3 switch cases;
5409   // SDAG will only bother creating jump tables for 4 or more cases.
5410   if (SI->getNumCases() < 4)
5411     return false;
5412
5413   // This transform is agnostic to the signedness of the input or case values. We
5414   // can treat the case values as signed or unsigned. We can optimize more common
5415   // cases such as a sequence crossing zero {-4,0,4,8} if we interpret case values
5416   // as signed.
5417   SmallVector<int64_t,4> Values;
5418   for (auto &C : SI->cases())
5419     Values.push_back(C.getCaseValue()->getValue().getSExtValue());
5420   std::sort(Values.begin(), Values.end());
5421
5422   // If the switch is already dense, there's nothing useful to do here.
5423   if (isSwitchDense(Values))
5424     return false;
5425
5426   // First, transform the values such that they start at zero and ascend.
5427   int64_t Base = Values[0];
5428   for (auto &V : Values)
5429     V -= Base;
5430
5431   // Now we have signed numbers that have been shifted so that, given enough
5432   // precision, there are no negative values. Since the rest of the transform
5433   // is bitwise only, we switch now to an unsigned representation.
5434   uint64_t GCD = 0;
5435   for (auto &V : Values)
5436     GCD = GreatestCommonDivisor64(GCD, (uint64_t)V);
5437
5438   // This transform can be done speculatively because it is so cheap - it results
5439   // in a single rotate operation being inserted. This can only happen if the
5440   // factor extracted is a power of 2.
5441   // FIXME: If the GCD is an odd number we can multiply by the multiplicative
5442   // inverse of GCD and then perform this transform.
5443   // FIXME: It's possible that optimizing a switch on powers of two might also
5444   // be beneficial - flag values are often powers of two and we could use a CLZ
5445   // as the key function.
5446   if (GCD <= 1 || !isPowerOf2_64(GCD))
5447     // No common divisor found or too expensive to compute key function.
5448     return false;
5449
5450   unsigned Shift = Log2_64(GCD);
5451   for (auto &V : Values)
5452     V = (int64_t)((uint64_t)V >> Shift);
5453
5454   if (!isSwitchDense(Values))
5455     // Transform didn't create a dense switch.
5456     return false;
5457
5458   // The obvious transform is to shift the switch condition right and emit a
5459   // check that the condition actually cleanly divided by GCD, i.e.
5460   //   C & (1 << Shift - 1) == 0
5461   // inserting a new CFG edge to handle the case where it didn't divide cleanly.
5462   //
5463   // A cheaper way of doing this is a simple ROTR(C, Shift). This performs the
5464   // shift and puts the shifted-off bits in the uppermost bits. If any of these
5465   // are nonzero then the switch condition will be very large and will hit the
5466   // default case.
5467
5468   auto *Ty = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5469   Builder.SetInsertPoint(SI);
5470   auto *ShiftC = ConstantInt::get(Ty, Shift);
5471   auto *Sub = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), ConstantInt::get(Ty, Base));
5472   auto *LShr = Builder.CreateLShr(Sub, ShiftC);
5473   auto *Shl = Builder.CreateShl(Sub, Ty->getBitWidth() - Shift);
5474   auto *Rot = Builder.CreateOr(LShr, Shl);
5475   SI->replaceUsesOfWith(SI->getCondition(), Rot);
5476
5477   for (auto Case : SI->cases()) {
5478     auto *Orig = Case.getCaseValue();
5479     auto Sub = Orig->getValue() - APInt(Ty->getBitWidth(), Base);
5480     Case.setValue(
5481         cast<ConstantInt>(ConstantInt::get(Ty, Sub.lshr(ShiftC->getValue()))));
5482   }
5483   return true;
5484 }
5485
5486 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
5487   BasicBlock *BB = SI->getParent();
5488
5489   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
5490     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5491     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
5492     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5493       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
5494         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5495
5496     Value *Cond = SI->getCondition();
5497     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
5498       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
5499         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5500
5501     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
5502     // away into any preds.
5503     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
5504     // Ignore dbg intrinsics.
5505     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
5506       ++BBI;
5507     if (SI == &*BBI)
5508       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
5509         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5510   }
5511
5512   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
5513   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
5514     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5515
5516   // Remove unreachable cases.
5517   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
5518     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5519
5520   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL, TTI))
5521     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5522
5523   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
5524     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5525
5526   // The conversion from switch to lookup tables results in difficult
5527   // to analyze code and makes pruning branches much harder.
5528   // This is a problem of the switch expression itself can still be
5529   // restricted as a result of inlining or CVP. There only apply this
5530   // transformation during late steps of the optimisation chain.
5531   if (LateSimplifyCFG && SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
5532     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5533
5534   if (ReduceSwitchRange(SI, Builder, DL, TTI))
5535     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5536
5537   return false;
5538 }
5539
5540 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
5541   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
5542   bool Changed = false;
5543
5544   // Eliminate redundant destinations.
5545   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
5546   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
5547     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
5548     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
5549       Dest->removePredecessor(BB);
5550       IBI->removeDestination(i);
5551       --i;
5552       --e;
5553       Changed = true;
5554     }
5555   }
5556
5557   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
5558     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
5559     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
5560     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5561     return true;
5562   }
5563
5564   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
5565     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
5566     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
5567     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5568     return true;
5569   }
5570
5571   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
5572     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
5573       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5574   }
5575   return Changed;
5576 }
5577
5578 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
5579 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
5580 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
5581 /// a shared handler.
5582 ///
5583 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
5584 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
5585 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
5586 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
5587 /// sinking in this file)
5588 ///
5589 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
5590 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
5591 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
5592 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
5593 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
5594 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
5595 ///
5596 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
5597 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
5598 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
5599 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
5600                                  BasicBlock *BB) {
5601   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
5602   assert(Succ);
5603   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
5604   // a phi into the merged landing pad block.
5605   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
5606     return false;
5607
5608   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
5609     if (BB == OtherPred)
5610       continue;
5611     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
5612     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
5613     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
5614       continue;
5615     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5616     }
5617     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
5618     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
5619       continue;
5620
5621     // We've found an identical block.  Update our predecessors to take that
5622     // path instead and make ourselves dead.
5623     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
5624     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
5625     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
5626       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
5627       assert(II->getNormalDest() != BB && II->getUnwindDest() == BB &&
5628              "unexpected successor");
5629       II->setUnwindDest(OtherPred);
5630     }
5631
5632     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
5633     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
5634     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end(); I != E;) {
5635       Instruction &Inst = *I;
5636       I++;
5637       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
5638         Inst.eraseFromParent();
5639     }
5640
5641     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
5642     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
5643     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
5644       Succ->removePredecessor(BB);
5645     }
5646
5647     IRBuilder<> Builder(BI);
5648     Builder.CreateUnreachable();
5649     BI->eraseFromParent();
5650     return true;
5651   }
5652   return false;
5653 }
5654
5655 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI,
5656                                           IRBuilder<> &Builder) {
5657   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5658
5659   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
5660     return true;
5661
5662   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
5663   // if LoopHeader is provided, check if the block is a loop header
5664   // (This is for early invocations before loop simplify and vectorization
5665   // to keep canonical loop forms for nested loops.
5666   // These blocks can be eliminated when the pass is invoked later
5667   // in the back-end.)
5668   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
5669   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
5670       (!LoopHeaders || !LoopHeaders->count(BB)) &&
5671       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
5672     return true;
5673
5674   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
5675   // against a constant, try to simplify the block.
5676   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
5677     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
5678       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
5679         ;
5680       if (I->isTerminator() &&
5681           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
5682                                                 BonusInstThreshold, AC))
5683         return true;
5684     }
5685
5686   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
5687   // equivalent.
5688   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
5689     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5690     }
5691     if (I->isTerminator() && TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
5692       return true;
5693   }
5694
5695   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5696   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
5697   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
5698   // for PHI nodes in common successor.
5699   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5700     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5701   return false;
5702 }
5703
5704 static BasicBlock *allPredecessorsComeFromSameSource(BasicBlock *BB) {
5705   BasicBlock *PredPred = nullptr;
5706   for (auto *P : predecessors(BB)) {
5707     BasicBlock *PPred = P->getSinglePredecessor();
5708     if (!PPred || (PredPred && PredPred != PPred))
5709       return nullptr;
5710     PredPred = PPred;
5711   }
5712   return PredPred;
5713 }
5714
5715 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
5716   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5717
5718   // Conditional branch
5719   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
5720     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5721     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
5722     // switch.
5723     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5724       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
5725         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5726
5727     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
5728     // Ignore dbg intrinsics.
5729     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
5730     // Ignore dbg intrinsics.
5731     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5732       ++I;
5733     if (&*I == BI) {
5734       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5735         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5736     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
5737       ++I;
5738       // Ignore dbg intrinsics.
5739       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5740         ++I;
5741       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5742         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5743     }
5744   }
5745
5746   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
5747   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
5748     return true;
5749
5750   // If this basic block has a single dominating predecessor block and the
5751   // dominating block's condition implies BI's condition, we know the direction
5752   // of the BI branch.
5753   if (BasicBlock *Dom = BB->getSinglePredecessor()) {
5754     auto *PBI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(Dom->getTerminator());
5755     if (PBI && PBI->isConditional() &&
5756         PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1) &&
5757         (PBI->getSuccessor(0) == BB || PBI->getSuccessor(1) == BB)) {
5758       bool CondIsFalse = PBI->getSuccessor(1) == BB;
5759       Optional<bool> Implication = isImpliedCondition(
5760           PBI->getCondition(), BI->getCondition(), DL, CondIsFalse);
5761       if (Implication) {
5762         // Turn this into a branch on constant.
5763         auto *OldCond = BI->getCondition();
5764         ConstantInt *CI = *Implication
5765                               ? ConstantInt::getTrue(BB->getContext())
5766                               : ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
5767         BI->setCondition(CI);
5768         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
5769         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5770       }
5771     }
5772   }
5773
5774   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5775   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
5776   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
5777   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5778     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5779
5780   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
5781   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
5782   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
5783   // can hoist it up to the branching block.
5784   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
5785     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5786       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
5787         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5788     } else {
5789       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
5790       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
5791       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
5792       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5793           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
5794         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
5795           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5796     }
5797   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5798     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
5799     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
5800     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
5801     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5802         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
5803       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
5804         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5805   }
5806
5807   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
5808   // through this block if any PHI node entries are constants.
5809   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
5810     if (PN->getParent() == BI->getParent())
5811       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL, AC))
5812         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5813
5814   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
5815   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
5816     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
5817       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5818         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI, DL))
5819           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5820
5821   // Look for diamond patterns.
5822   if (MergeCondStores)
5823     if (BasicBlock *PrevBB = allPredecessorsComeFromSameSource(BB))
5824       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PrevBB->getTerminator()))
5825         if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5826           if (mergeConditionalStores(PBI, BI))
5827             return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5828
5829   return false;
5830 }
5831
5832 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
5833 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
5834   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
5835   if (!C)
5836     return false;
5837
5838   if (I->use_empty())
5839     return false;
5840
5841   if (C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C)) {
5842     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
5843     User *Use = *I->user_begin();
5844
5845     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
5846     // control flow (eg. calls)
5847     for (BasicBlock::iterator
5848              i = ++BasicBlock::iterator(I),
5849              UI = BasicBlock::iterator(dyn_cast<Instruction>(Use));
5850          i != UI; ++i)
5851       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
5852         return false;
5853
5854     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
5855     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
5856       if (GEP->getPointerOperand() == I)
5857         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
5858
5859     // Look through bitcasts.
5860     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
5861       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
5862
5863     // Load from null is undefined.
5864     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
5865       if (!LI->isVolatile())
5866         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
5867
5868     // Store to null is undefined.
5869     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
5870       if (!SI->isVolatile())
5871         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 &&
5872                SI->getPointerOperand() == I;
5873
5874     // A call to null is undefined.
5875     if (auto CS = CallSite(Use))
5876       return CS.getCalledValue() == I;
5877   }
5878   return false;
5879 }
5880
5881 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
5882 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
5883 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
5884   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
5885        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
5886     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5887       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
5888         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
5889         IRBuilder<> Builder(T);
5890         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
5891           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
5892           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
5893           // destination from conditional branches.
5894           if (BI->isUnconditional())
5895             Builder.CreateUnreachable();
5896           else
5897             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1)
5898                                                        : BI->getSuccessor(0));
5899           BI->eraseFromParent();
5900           return true;
5901         }
5902         // TODO: SwitchInst.
5903       }
5904
5905   return false;
5906 }
5907
5908 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
5909   bool Changed = false;
5910
5911   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
5912   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
5913
5914   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
5915   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
5916   if ((pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
5917       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
5918     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
5919     DeleteDeadBlock(BB);
5920     return true;
5921   }
5922
5923   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
5924   // away...
5925   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
5926
5927   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
5928   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
5929
5930   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
5931   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
5932
5933   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
5934   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
5935   // if there are no PHI nodes.
5936   //
5937   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
5938     return true;
5939
5940   IRBuilder<> Builder(BB);
5941
5942   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
5943   // eliminate it, do so now.
5944   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
5945     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
5946       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
5947
5948   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
5949   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
5950     if (BI->isUnconditional()) {
5951       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder))
5952         return true;
5953     } else {
5954       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder))
5955         return true;
5956     }
5957   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5958     if (SimplifyReturn(RI, Builder))
5959       return true;
5960   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
5961     if (SimplifyResume(RI, Builder))
5962       return true;
5963   } else if (CleanupReturnInst *RI =
5964                  dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5965     if (SimplifyCleanupReturn(RI))
5966       return true;
5967   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
5968     if (SimplifySwitch(SI, Builder))
5969       return true;
5970   } else if (UnreachableInst *UI =
5971                  dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
5972     if (SimplifyUnreachable(UI))
5973       return true;
5974   } else if (IndirectBrInst *IBI =
5975                  dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
5976     if (SimplifyIndirectBr(IBI))
5977       return true;
5978   }
5979
5980   return Changed;
5981 }
5982
5983 /// This function is used to do simplification of a CFG.
5984 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
5985 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
5986 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
5987 ///
5988 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
5989                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
5990                        SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders,
5991                        bool LateSimplifyCFG) {
5992   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
5993                         BonusInstThreshold, AC, LoopHeaders, LateSimplifyCFG)
5994       .run(BB);
5995 }