]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/SimplifyCFG.cpp
Merge llvm, clang, lld and lldb trunk r291012, and resolve conflicts.
[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/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Analysis/EHPersonalities.h"
27 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
28 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
29 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
30 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
31 #include "llvm/IR/CallSite.h"
32 #include "llvm/IR/CFG.h"
33 #include "llvm/IR/Constant.h"
34 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
35 #include "llvm/IR/Constants.h"
36 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
37 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
38 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
39 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
40 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
41 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
42 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
43 #include "llvm/IR/Instruction.h"
44 #include "llvm/IR/Instructions.h"
45 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
46 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
47 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
48 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
49 #include "llvm/IR/Metadata.h"
50 #include "llvm/IR/Module.h"
51 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
52 #include "llvm/IR/Operator.h"
53 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/IR/Type.h"
55 #include "llvm/IR/User.h"
56 #include "llvm/IR/Value.h"
57 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
58 #include "llvm/Support/Casting.h"
59 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
60 #include "llvm/Support/Debug.h"
61 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
62 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
63 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
64 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
65 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
66 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
67 #include <algorithm>
68 #include <cassert>
69 #include <climits>
70 #include <cstddef>
71 #include <cstdint>
72 #include <iterator>
73 #include <map>
74 #include <set>
75 #include <utility>
76 #include <vector>
77
78 using namespace llvm;
79 using namespace PatternMatch;
80
81 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
82
83 // Chosen as 2 so as to be cheap, but still to have enough power to fold
84 // a select, so the "clamp" idiom (of a min followed by a max) will be caught.
85 // To catch this, we need to fold a compare and a select, hence '2' being the
86 // minimum reasonable default.
87 static cl::opt<unsigned> PHINodeFoldingThreshold(
88     "phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(2),
89     cl::desc(
90         "Control the amount of phi node folding to perform (default = 2)"));
91
92 static cl::opt<bool> DupRet(
93     "simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
94     cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
95
96 static cl::opt<bool>
97     SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
98                cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
99
100 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
101     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
102     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
103
104 static cl::opt<bool> MergeCondStores(
105     "simplifycfg-merge-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
106     cl::desc("Hoist conditional stores even if an unconditional store does not "
107              "precede - hoist multiple conditional stores into a single "
108              "predicated store"));
109
110 static cl::opt<bool> MergeCondStoresAggressively(
111     "simplifycfg-merge-cond-stores-aggressively", cl::Hidden, cl::init(false),
112     cl::desc("When merging conditional stores, do so even if the resultant "
113              "basic blocks are unlikely to be if-converted as a result"));
114
115 static cl::opt<bool> SpeculateOneExpensiveInst(
116     "speculate-one-expensive-inst", cl::Hidden, cl::init(true),
117     cl::desc("Allow exactly one expensive instruction to be speculatively "
118              "executed"));
119
120 static cl::opt<unsigned> MaxSpeculationDepth(
121     "max-speculation-depth", cl::Hidden, cl::init(10),
122     cl::desc("Limit maximum recursion depth when calculating costs of "
123              "speculatively executed instructions"));
124
125 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
126 STATISTIC(NumLinearMaps,
127           "Number of switch instructions turned into linear mapping");
128 STATISTIC(NumLookupTables,
129           "Number of switch instructions turned into lookup tables");
130 STATISTIC(
131     NumLookupTablesHoles,
132     "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
133 STATISTIC(NumTableCmpReuses, "Number of reused switch table lookup compares");
134 STATISTIC(NumSinkCommons,
135           "Number of common instructions sunk down to the end block");
136 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
137
138 namespace {
139
140 // The first field contains the value that the switch produces when a certain
141 // case group is selected, and the second field is a vector containing the
142 // cases composing the case group.
143 typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
144     SwitchCaseResultVectorTy;
145 // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
146 // and the second field contains the value generated for a certain case in the
147 // switch for that PHI.
148 typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
149
150 /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
151 struct ValueEqualityComparisonCase {
152   ConstantInt *Value;
153   BasicBlock *Dest;
154
155   ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
156       : Value(Value), Dest(Dest) {}
157
158   bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
159     // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
160     return Value < RHS.Value;
161   }
162
163   bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
164 };
165
166 class SimplifyCFGOpt {
167   const TargetTransformInfo &TTI;
168   const DataLayout &DL;
169   unsigned BonusInstThreshold;
170   AssumptionCache *AC;
171   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders;
172   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
173   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(
174       TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
175   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
176                                                      BasicBlock *Pred,
177                                                      IRBuilder<> &Builder);
178   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
179                                            IRBuilder<> &Builder);
180
181   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
182   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
183   bool SimplifySingleResume(ResumeInst *RI);
184   bool SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI);
185   bool SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI);
186   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
187   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
188   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
189   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
190   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
191
192 public:
193   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
194                  unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
195                  SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders)
196       : TTI(TTI), DL(DL), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), AC(AC),
197         LoopHeaders(LoopHeaders) {}
198
199   bool run(BasicBlock *BB);
200 };
201
202 } // end anonymous namespace
203
204 /// Return true if it is safe to merge these two
205 /// terminator instructions together.
206 static bool
207 SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2,
208                        SmallSetVector<BasicBlock *, 4> *FailBlocks = nullptr) {
209   if (SI1 == SI2)
210     return false; // Can't merge with self!
211
212   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
213   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
214   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
215   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
216   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
217
218   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
219   bool Fail = false;
220   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
221     if (SI1Succs.count(Succ))
222       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
223         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
224         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
225             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)) {
226           if (FailBlocks)
227             FailBlocks->insert(Succ);
228           Fail = true;
229         }
230       }
231
232   return !Fail;
233 }
234
235 /// Return true if it is safe and profitable to merge these two terminator
236 /// instructions together, where SI1 is an unconditional branch. PhiNodes will
237 /// store all PHI nodes in common successors.
238 static bool
239 isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1, BranchInst *SI2,
240                                 Instruction *Cond,
241                                 SmallVectorImpl<PHINode *> &PhiNodes) {
242   if (SI1 == SI2)
243     return false; // Can't merge with self!
244   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
245
246   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
247   // common successors:
248   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
249   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
250   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
251   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
252   if (!Ci2)
253     return false;
254   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
255         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
256       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
257         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
258     return false;
259
260   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
261   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
262   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
263   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
264     if (SI1Succs.count(Succ))
265       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
266         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
267         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
268             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
269           return false;
270         PhiNodes.push_back(PN);
271       }
272   return true;
273 }
274
275 /// Update PHI nodes in Succ to indicate that there will now be entries in it
276 /// from the 'NewPred' block. The values that will be flowing into the PHI nodes
277 /// will be the same as those coming in from ExistPred, an existing predecessor
278 /// of Succ.
279 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
280                                   BasicBlock *ExistPred) {
281   if (!isa<PHINode>(Succ->begin()))
282     return; // Quick exit if nothing to do
283
284   PHINode *PN;
285   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
286     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
287 }
288
289 /// Compute an abstract "cost" of speculating the given instruction,
290 /// which is assumed to be safe to speculate. TCC_Free means cheap,
291 /// TCC_Basic means less cheap, and TCC_Expensive means prohibitively
292 /// expensive.
293 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I,
294                                        const TargetTransformInfo &TTI) {
295   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
296          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
297   return TTI.getUserCost(I);
298 }
299
300 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
301 /// return true if the specified value dominates the block.  We
302 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
303 /// which works well enough for us.
304 ///
305 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
306 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
307 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
308 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
309 /// set and true is returned.
310 ///
311 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
312 /// Select whose cost is 2.
313 ///
314 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
315 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
316 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
317 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
318                                 SmallPtrSetImpl<Instruction *> *AggressiveInsts,
319                                 unsigned &CostRemaining,
320                                 const TargetTransformInfo &TTI,
321                                 unsigned Depth = 0) {
322   // It is possible to hit a zero-cost cycle (phi/gep instructions for example),
323   // so limit the recursion depth.
324   // TODO: While this recursion limit does prevent pathological behavior, it
325   // would be better to track visited instructions to avoid cycles.
326   if (Depth == MaxSpeculationDepth)
327     return false;
328
329   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
330   if (!I) {
331     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
332     // can be executed unconditionally.
333     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
334       if (C->canTrap())
335         return false;
336     return true;
337   }
338   BasicBlock *PBB = I->getParent();
339
340   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
341   // the bottom of this block.
342   if (PBB == BB)
343     return false;
344
345   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
346   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
347   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
348   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
349   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
350     return true;
351
352   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
353   // instructions in the 'if region'.
354   if (!AggressiveInsts)
355     return false;
356
357   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
358   if (AggressiveInsts->count(I))
359     return true;
360
361   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
362   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
363   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
364   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
365     return false;
366
367   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
368
369   // Allow exactly one instruction to be speculated regardless of its cost
370   // (as long as it is safe to do so).
371   // This is intended to flatten the CFG even if the instruction is a division
372   // or other expensive operation. The speculation of an expensive instruction
373   // is expected to be undone in CodeGenPrepare if the speculation has not
374   // enabled further IR optimizations.
375   if (Cost > CostRemaining &&
376       (!SpeculateOneExpensiveInst || !AggressiveInsts->empty() || Depth > 0))
377     return false;
378
379   // Avoid unsigned wrap.
380   CostRemaining = (Cost > CostRemaining) ? 0 : CostRemaining - Cost;
381
382   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
383   // not take us over the cost threshold.
384   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
385     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI,
386                              Depth + 1))
387       return false;
388   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
389   AggressiveInsts->insert(I);
390   return true;
391 }
392
393 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
394 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
395 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
396   // Normal constant int.
397   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
398   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
399     return CI;
400
401   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
402   // ConstantInt if possible.
403   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
404
405   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
406   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
407     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
408
409   // IntToPtr const int.
410   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
411     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
412       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
413         // The constant is very likely to have the right type already.
414         if (CI->getType() == PtrTy)
415           return CI;
416         else
417           return cast<ConstantInt>(
418               ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
419       }
420   return nullptr;
421 }
422
423 namespace {
424
425 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
426 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
427 /// structure.
428 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
429 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
430 /// representing the different cases for the switch.
431 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
432 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
433 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
434 /// fail.
435 struct ConstantComparesGatherer {
436   const DataLayout &DL;
437   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
438   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
439   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
440   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
441
442   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
443   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
444       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
445     gather(Cond);
446   }
447
448   /// Prevent copy
449   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
450   ConstantComparesGatherer &
451   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
452
453 private:
454   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
455   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
456   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
457     if (CompValue && CompValue != NewVal)
458       return false;
459     CompValue = NewVal;
460     return (CompValue != nullptr);
461   }
462
463   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
464   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
465   /// match depending on isEQ).
466   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
467   /// against is placed in CompValue.
468   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
469   /// is found but the value compared to is different.
470   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
471     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
472     ICmpInst *ICI;
473     ConstantInt *C;
474     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
475           (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
476       return false;
477     }
478
479     Value *RHSVal;
480     const APInt *RHSC;
481
482     // Pattern match a special case
483     // (x & ~2^z) == y --> x == y || x == y|2^z
484     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
485     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE)) {
486
487       // It's a little bit hard to see why the following transformations are
488       // correct. Here is a CVC3 program to verify them for 64-bit values:
489
490       /*
491          ONE  : BITVECTOR(64) = BVZEROEXTEND(0bin1, 63);
492          x    : BITVECTOR(64);
493          y    : BITVECTOR(64);
494          z    : BITVECTOR(64);
495          mask : BITVECTOR(64) = BVSHL(ONE, z);
496          QUERY( (y & ~mask = y) =>
497                 ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
498          );
499          QUERY( (y |  mask = y) =>
500                 ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
501          );
502       */
503
504       // Please note that each pattern must be a dual implication (<--> or
505       // iff). One directional implication can create spurious matches. If the
506       // implication is only one-way, an unsatisfiable condition on the left
507       // side can imply a satisfiable condition on the right side. Dual
508       // implication ensures that satisfiable conditions are transformed to
509       // other satisfiable conditions and unsatisfiable conditions are
510       // transformed to other unsatisfiable conditions.
511
512       // Here is a concrete example of a unsatisfiable condition on the left
513       // implying a satisfiable condition on the right:
514       //
515       // mask = (1 << z)
516       // (x & ~mask) == y  --> (x == y || x == (y | mask))
517       //
518       // Substituting y = 3, z = 0 yields:
519       // (x & -2) == 3 --> (x == 3 || x == 2)
520
521       // Pattern match a special case:
522       /*
523         QUERY( (y & ~mask = y) =>
524                ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
525         );
526       */
527       if (match(ICI->getOperand(0),
528                 m_And(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
529         APInt Mask = ~*RHSC;
530         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() & ~Mask) == C->getValue()) {
531           // If we already have a value for the switch, it has to match!
532           if (!setValueOnce(RHSVal))
533             return false;
534
535           Vals.push_back(C);
536           Vals.push_back(
537               ConstantInt::get(C->getContext(),
538                                C->getValue() | Mask));
539           UsedICmps++;
540           return true;
541         }
542       }
543
544       // Pattern match a special case:
545       /*
546         QUERY( (y |  mask = y) =>
547                ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
548         );
549       */
550       if (match(ICI->getOperand(0),
551                 m_Or(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
552         APInt Mask = *RHSC;
553         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() | Mask) == C->getValue()) {
554           // If we already have a value for the switch, it has to match!
555           if (!setValueOnce(RHSVal))
556             return false;
557
558           Vals.push_back(C);
559           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
560                                           C->getValue() & ~Mask));
561           UsedICmps++;
562           return true;
563         }
564       }
565
566       // If we already have a value for the switch, it has to match!
567       if (!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
568         return false;
569
570       UsedICmps++;
571       Vals.push_back(C);
572       return ICI->getOperand(0);
573     }
574
575     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
576     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
577         ICI->getPredicate(), C->getValue());
578
579     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
580     // compare idiom as emitted by instcombine.
581     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
582     if (match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
583       Span = Span.subtract(*RHSC);
584       CandidateVal = RHSVal;
585     }
586
587     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
588     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
589     // x != 0 && x != 1.
590     if (!isEQ)
591       Span = Span.inverse();
592
593     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
594     if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet()) {
595       return false;
596     }
597
598     // If we already have a value for the switch, it has to match!
599     if (!setValueOnce(CandidateVal))
600       return false;
601
602     // Add all values from the range to the set
603     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
604       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
605
606     UsedICmps++;
607     return true;
608   }
609
610   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
611   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
612   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
613   /// vector.
614   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
615   void gather(Value *V) {
616     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
617     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
618
619     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
620     SmallVector<Value *, 8> DFT;
621     SmallPtrSet<Value *, 8> Visited;
622
623     // Initialize
624     Visited.insert(V);
625     DFT.push_back(V);
626
627     while (!DFT.empty()) {
628       V = DFT.pop_back_val();
629
630       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
631         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
632         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
633           if (Visited.insert(I->getOperand(1)).second)
634             DFT.push_back(I->getOperand(1));
635           if (Visited.insert(I->getOperand(0)).second)
636             DFT.push_back(I->getOperand(0));
637           continue;
638         }
639
640         // Try to match the current instruction
641         if (matchInstruction(I, isEQ))
642           // Match succeed, continue the loop
643           continue;
644       }
645
646       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
647       // comparison against the same value as the others.
648       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
649       if (!Extra) {
650         Extra = V;
651         continue;
652       }
653       // Failed to parse a proper sequence, abort now
654       CompValue = nullptr;
655       break;
656     }
657   }
658 };
659
660 } // end anonymous namespace
661
662 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
663   Instruction *Cond = nullptr;
664   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
665     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
666   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
667     if (BI->isConditional())
668       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
669   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
670     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
671   }
672
673   TI->eraseFromParent();
674   if (Cond)
675     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
676 }
677
678 /// Return true if the specified terminator checks
679 /// to see if a value is equal to constant integer value.
680 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
681   Value *CV = nullptr;
682   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
683     // Do not permit merging of large switch instructions into their
684     // predecessors unless there is only one predecessor.
685     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
686                                                pred_end(SI->getParent())) <=
687         128)
688       CV = SI->getCondition();
689   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
690     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
691       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
692         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
693           CV = ICI->getOperand(0);
694       }
695
696   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
697   if (CV) {
698     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
699       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
700       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
701         CV = Ptr;
702     }
703   }
704   return CV;
705 }
706
707 /// Given a value comparison instruction,
708 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
709 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::GetValueEqualityComparisonCases(
710     TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
711   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
712     Cases.reserve(SI->getNumCases());
713     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;
714          ++i)
715       Cases.push_back(
716           ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(), i.getCaseSuccessor()));
717     return SI->getDefaultDest();
718   }
719
720   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
721   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
722   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
723   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(
724       GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL), Succ));
725   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
726 }
727
728 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
729 /// in the list that match the specified block.
730 static void
731 EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
732                     std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
733   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
734 }
735
736 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
737 static bool ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
738                           std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C2) {
739   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
740
741   // Make V1 be smaller than V2.
742   if (V1->size() > V2->size())
743     std::swap(V1, V2);
744
745   if (V1->empty())
746     return false;
747   if (V1->size() == 1) {
748     // Just scan V2.
749     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
750     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
751       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
752         return true;
753   }
754
755   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
756   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
757   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
758   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
759   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
760     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
761       return true;
762     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
763       ++i1;
764     else
765       ++i2;
766   }
767   return false;
768 }
769
770 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
771 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
772 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
773 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
774 /// very limited form of jump threading.
775 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(
776     TerminatorInst *TI, BasicBlock *Pred, IRBuilder<> &Builder) {
777   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
778   if (!PredVal)
779     return false; // Not a value comparison in predecessor.
780
781   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
782   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
783   if (ThisVal != PredVal)
784     return false; // Different predicates.
785
786   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
787   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
788
789   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
790   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
791   BasicBlock *PredDef =
792       GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(), PredCases);
793   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases); // Remove default from cases.
794
795   // Find information about how control leaves this block.
796   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
797   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
798   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases); // Remove default from cases.
799
800   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
801   // simplify TI based on this knowledge.
802   if (PredDef == TI->getParent()) {
803     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
804     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
805     // can simplify TI.
806     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
807       return false;
808
809     if (isa<BranchInst>(TI)) {
810       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
811       // uncond br.
812       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
813       // Insert the new branch.
814       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
815       (void)NI;
816
817       // Remove PHI node entries for the dead edge.
818       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
819
820       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
821                    << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
822                    << "\n");
823
824       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
825       return true;
826     }
827
828     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
829     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
830     SmallPtrSet<Constant *, 16> DeadCases;
831     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
832       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
833
834     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
835                  << "Through successor TI: " << *TI);
836
837     // Collect branch weights into a vector.
838     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
839     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
840     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
841     if (HasWeight)
842       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
843            ++MD_i) {
844         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
845         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
846       }
847     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
848       --i;
849       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
850         if (HasWeight) {
851           std::swap(Weights[i.getCaseIndex() + 1], Weights.back());
852           Weights.pop_back();
853         }
854         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
855         SI->removeCase(i);
856       }
857     }
858     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
859       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
860                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
861                           .createBranchWeights(Weights));
862
863     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
864     return true;
865   }
866
867   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
868   // which value (or set of values) this is.
869   ConstantInt *TIV = nullptr;
870   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
871   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
872     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
873       if (TIV)
874         return false; // Cannot handle multiple values coming to this block.
875       TIV = PredCases[i].Value;
876     }
877   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
878
879   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
880   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
881   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
882   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
883     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
884       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
885       break;
886     }
887
888   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
889   if (!TheRealDest)
890     TheRealDest = ThisDef;
891
892   // Remove PHI node entries for dead edges.
893   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
894   for (BasicBlock *Succ : successors(TIBB))
895     if (Succ != CheckEdge)
896       Succ->removePredecessor(TIBB);
897     else
898       CheckEdge = nullptr;
899
900   // Insert the new branch.
901   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
902   (void)NI;
903
904   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
905                << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
906                << "\n");
907
908   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
909   return true;
910 }
911
912 namespace {
913
914 /// This class implements a stable ordering of constant
915 /// integers that does not depend on their address.  This is important for
916 /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
917 struct ConstantIntOrdering {
918   bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
919     return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
920   }
921 };
922
923 } // end anonymous namespace
924
925 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
926                                     ConstantInt *const *P2) {
927   const ConstantInt *LHS = *P1;
928   const ConstantInt *RHS = *P2;
929   if (LHS == RHS)
930     return 0;
931   return LHS->getValue().ult(RHS->getValue()) ? 1 : -1;
932 }
933
934 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction *I) {
935   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
936   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
937     if (MDString *MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
938       return MDS->getString().equals("branch_weights");
939
940   return false;
941 }
942
943 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
944 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
945 /// metadata.
946 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
947                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
948   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
949   assert(MD);
950   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
951     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
952     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
953   }
954
955   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
956   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
957   // default weight to be the first entry.
958   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
959     assert(Weights.size() == 2);
960     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
961     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
962       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
963   }
964 }
965
966 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
967 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
968   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
969   if (Max > UINT_MAX) {
970     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
971     for (uint64_t &I : Weights)
972       I >>= Offset;
973   }
974 }
975
976 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
977 /// (either a switch or a branch on "X == c").
978 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
979 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
980 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
981                                                          IRBuilder<> &Builder) {
982   BasicBlock *BB = TI->getParent();
983   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI); // CondVal
984   assert(CV && "Not a comparison?");
985   bool Changed = false;
986
987   SmallVector<BasicBlock *, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
988   while (!Preds.empty()) {
989     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
990
991     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
992     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
993     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI); // PredCondVal
994
995     if (PCV == CV && TI != PTI) {
996       SmallSetVector<BasicBlock*, 4> FailBlocks;
997       if (!SafeToMergeTerminators(TI, PTI, &FailBlocks)) {
998         for (auto *Succ : FailBlocks) {
999           std::vector<BasicBlock*> Blocks = { TI->getParent() };
1000           if (!SplitBlockPredecessors(Succ, Blocks, ".fold.split"))
1001             return false;
1002         }
1003       }
1004
1005       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
1006       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
1007       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
1008
1009       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
1010       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
1011
1012       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
1013       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
1014       // build.
1015       SmallVector<BasicBlock *, 8> NewSuccessors;
1016
1017       // Update the branch weight metadata along the way
1018       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
1019       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
1020       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
1021
1022       if (PredHasWeights) {
1023         GetBranchWeights(PTI, Weights);
1024         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1025         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
1026           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1027       } else if (SuccHasWeights)
1028         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
1029         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
1030         // successor's weights
1031         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
1032
1033       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
1034       if (SuccHasWeights) {
1035         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
1036         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1037         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
1038           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1039       } else if (PredHasWeights)
1040         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
1041
1042       if (PredDefault == BB) {
1043         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
1044         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
1045         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1046         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1047           if (PredCases[i].Dest != BB)
1048             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1049           else {
1050             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
1051             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1052
1053             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1054               // Increase weight for the default case.
1055               Weights[0] += Weights[i + 1];
1056               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1057               Weights.pop_back();
1058             }
1059
1060             PredCases.pop_back();
1061             --i;
1062             --e;
1063           }
1064
1065         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
1066         if (PredDefault != BBDefault) {
1067           PredDefault->removePredecessor(Pred);
1068           PredDefault = BBDefault;
1069           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1070         }
1071
1072         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
1073         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
1074         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1075           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
1076               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
1077             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1078             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1079             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1080               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
1081               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
1082               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
1083               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i + 1]);
1084               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i + 1];
1085             }
1086           }
1087
1088         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1089           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
1090           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
1091           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
1092             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
1093           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
1094           Weights[0] *= SuccWeights[0];
1095         }
1096       } else {
1097         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
1098         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
1099         // activated.
1100         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1101         std::map<ConstantInt *, uint64_t> WeightsForHandled;
1102         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1103           if (PredCases[i].Dest == BB) {
1104             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1105
1106             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1107               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i + 1];
1108               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1109               Weights.pop_back();
1110             }
1111
1112             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1113             PredCases.pop_back();
1114             --i;
1115             --e;
1116           }
1117
1118         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
1119         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
1120         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1121           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
1122             // If this is one we are capable of getting...
1123             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1124               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
1125             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1126             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1127             PTIHandled.erase(
1128                 BBCases[i].Value); // This constant is taken care of
1129           }
1130
1131         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
1132         // they must go to the default destination of TI.
1133         for (ConstantInt *I : PTIHandled) {
1134           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1135             Weights.push_back(WeightsForHandled[I]);
1136           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(I, BBDefault));
1137           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1138         }
1139       }
1140
1141       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
1142       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
1143       // successors.
1144       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
1145         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
1146
1147       Builder.SetInsertPoint(PTI);
1148       // Convert pointer to int before we switch.
1149       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
1150         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
1151                                     "magicptr");
1152       }
1153
1154       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
1155       SwitchInst *NewSI =
1156           Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault, PredCases.size());
1157       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
1158       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
1159         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
1160
1161       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1162         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
1163         FitWeights(Weights);
1164
1165         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
1166
1167         NewSI->setMetadata(
1168             LLVMContext::MD_prof,
1169             MDBuilder(BB->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
1170       }
1171
1172       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1173
1174       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1175       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1176       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1177       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1178       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1179         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1180           if (!InfLoopBlock) {
1181             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1182             // or it won't matter if it's hot. :)
1183             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop",
1184                                               BB->getParent());
1185             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1186           }
1187           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1188         }
1189
1190       Changed = true;
1191     }
1192   }
1193   return Changed;
1194 }
1195
1196 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1197 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1198 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1199 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1200                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1201   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1202     PHINode *PN;
1203     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1204          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1205       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1206       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1207       if (BB1V != BB2V && (BB1V == I1 || BB2V == I2)) {
1208         return false;
1209       }
1210     }
1211   }
1212   return true;
1213 }
1214
1215 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1216
1217 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1218 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1219 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1220 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1221                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1222   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1223   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1224   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1225   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1226   // identical order.
1227   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0); // The true destination.
1228   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1); // The false destination
1229
1230   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1231   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1232
1233   Instruction *I1 = &*BB1_Itr++, *I2 = &*BB2_Itr++;
1234   // Skip debug info if it is not identical.
1235   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1236   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1237   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1238     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1239       I1 = &*BB1_Itr++;
1240     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1241       I2 = &*BB2_Itr++;
1242   }
1243   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1244       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1245     return false;
1246
1247   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1248
1249   bool Changed = false;
1250   do {
1251     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1252     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1253     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1254       goto HoistTerminator;
1255
1256     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1257       return Changed;
1258
1259     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1260     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1261     // the now redundant second instruction.
1262     BIParent->getInstList().splice(BI->getIterator(), BB1->getInstList(), I1);
1263     if (!I2->use_empty())
1264       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1265     I1->andIRFlags(I2);
1266     unsigned KnownIDs[] = {LLVMContext::MD_tbaa,
1267                            LLVMContext::MD_range,
1268                            LLVMContext::MD_fpmath,
1269                            LLVMContext::MD_invariant_load,
1270                            LLVMContext::MD_nonnull,
1271                            LLVMContext::MD_invariant_group,
1272                            LLVMContext::MD_align,
1273                            LLVMContext::MD_dereferenceable,
1274                            LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null,
1275                            LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access};
1276     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1277
1278     // If the debug loc for I1 and I2 are different, as we are combining them
1279     // into one instruction, we do not want to select debug loc randomly from 
1280     // I1 or I2.
1281     if (!isa<CallInst>(I1) &&  I1->getDebugLoc() != I2->getDebugLoc())
1282       I1->setDebugLoc(
1283           DILocation::getMergedLocation(I1->getDebugLoc(), I2->getDebugLoc()));
1284  
1285     I2->eraseFromParent();
1286     Changed = true;
1287
1288     I1 = &*BB1_Itr++;
1289     I2 = &*BB2_Itr++;
1290     // Skip debug info if it is not identical.
1291     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1292     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1293     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1294       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1295         I1 = &*BB1_Itr++;
1296       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1297         I2 = &*BB2_Itr++;
1298     }
1299   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1300
1301   return true;
1302
1303 HoistTerminator:
1304   // It may not be possible to hoist an invoke.
1305   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1306     return Changed;
1307
1308   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1309     PHINode *PN;
1310     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1311          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1312       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1313       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1314       if (BB1V == BB2V)
1315         continue;
1316
1317       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1318       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1319       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1320           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1321         return Changed;
1322
1323       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1324         return Changed;
1325       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1326         return Changed;
1327     }
1328   }
1329
1330   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1331   Instruction *NT = I1->clone();
1332   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1333   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1334     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1335     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1336     NT->takeName(I1);
1337   }
1338
1339   IRBuilder<NoFolder> Builder(NT);
1340   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1341   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1342   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1343   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1344   std::map<std::pair<Value *, Value *>, SelectInst *> InsertedSelects;
1345   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1346     PHINode *PN;
1347     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1348          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1349       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1350       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1351       if (BB1V == BB2V)
1352         continue;
1353
1354       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1355       // that determines the right value.
1356       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1357       if (!SI)
1358         SI = cast<SelectInst>(
1359             Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1360                                  BB1V->getName() + "." + BB2V->getName(), BI));
1361
1362       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1363       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1364         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1365           PN->setIncomingValue(i, SI);
1366     }
1367   }
1368
1369   // Update any PHI nodes in our new successors.
1370   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1))
1371     AddPredecessorToBlock(Succ, BIParent, BB1);
1372
1373   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1374   return true;
1375 }
1376
1377 // Is it legal to place a variable in operand \c OpIdx of \c I?
1378 // FIXME: This should be promoted to Instruction.
1379 static bool canReplaceOperandWithVariable(const Instruction *I,
1380                                           unsigned OpIdx) {
1381   // We can't have a PHI with a metadata type.
1382   if (I->getOperand(OpIdx)->getType()->isMetadataTy())
1383     return false;
1384
1385   // Early exit.
1386   if (!isa<Constant>(I->getOperand(OpIdx)))
1387     return true;
1388
1389   switch (I->getOpcode()) {
1390   default:
1391     return true;
1392   case Instruction::Call:
1393   case Instruction::Invoke:
1394     // FIXME: many arithmetic intrinsics have no issue taking a
1395     // variable, however it's hard to distingish these from
1396     // specials such as @llvm.frameaddress that require a constant.
1397     if (isa<IntrinsicInst>(I))
1398       return false;
1399
1400     // Constant bundle operands may need to retain their constant-ness for
1401     // correctness.
1402     if (ImmutableCallSite(I).isBundleOperand(OpIdx))
1403       return false;
1404
1405     return true;
1406
1407   case Instruction::ShuffleVector:
1408     // Shufflevector masks are constant.
1409     return OpIdx != 2;
1410   case Instruction::ExtractValue:
1411   case Instruction::InsertValue:
1412     // All operands apart from the first are constant.
1413     return OpIdx == 0;
1414   case Instruction::Alloca:
1415     return false;
1416   case Instruction::GetElementPtr:
1417     if (OpIdx == 0)
1418       return true;
1419     gep_type_iterator It = std::next(gep_type_begin(I), OpIdx - 1);
1420     return It.isSequential();
1421   }
1422 }
1423
1424 // All instructions in Insts belong to different blocks that all unconditionally
1425 // branch to a common successor. Analyze each instruction and return true if it
1426 // would be possible to sink them into their successor, creating one common
1427 // instruction instead. For every value that would be required to be provided by
1428 // PHI node (because an operand varies in each input block), add to PHIOperands.
1429 static bool canSinkInstructions(
1430     ArrayRef<Instruction *> Insts,
1431     DenseMap<Instruction *, SmallVector<Value *, 4>> &PHIOperands) {
1432   // Prune out obviously bad instructions to move. Any non-store instruction
1433   // must have exactly one use, and we check later that use is by a single,
1434   // common PHI instruction in the successor.
1435   for (auto *I : Insts) {
1436     // These instructions may change or break semantics if moved.
1437     if (isa<PHINode>(I) || I->isEHPad() || isa<AllocaInst>(I) ||
1438         I->getType()->isTokenTy())
1439       return false;
1440     // Everything must have only one use too, apart from stores which
1441     // have no uses.
1442     if (!isa<StoreInst>(I) && !I->hasOneUse())
1443       return false;
1444   }
1445
1446   const Instruction *I0 = Insts.front();
1447   for (auto *I : Insts)
1448     if (!I->isSameOperationAs(I0))
1449       return false;
1450
1451   // All instructions in Insts are known to be the same opcode. If they aren't
1452   // stores, check the only user of each is a PHI or in the same block as the
1453   // instruction, because if a user is in the same block as an instruction
1454   // we're contemplating sinking, it must already be determined to be sinkable.
1455   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1456     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1457     auto *Succ = I0->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(0);
1458     if (!all_of(Insts, [&PNUse,&Succ](const Instruction *I) -> bool {
1459           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1460           return (PNUse &&
1461                   PNUse->getParent() == Succ &&
1462                   PNUse->getIncomingValueForBlock(I->getParent()) == I) ||
1463                  U->getParent() == I->getParent();
1464         }))
1465       return false;
1466   }
1467
1468   for (unsigned OI = 0, OE = I0->getNumOperands(); OI != OE; ++OI) {
1469     if (I0->getOperand(OI)->getType()->isTokenTy())
1470       // Don't touch any operand of token type.
1471       return false;
1472
1473     // Because SROA can't handle speculating stores of selects, try not
1474     // to sink loads or stores of allocas when we'd have to create a PHI for
1475     // the address operand. Also, because it is likely that loads or stores
1476     // of allocas will disappear when Mem2Reg/SROA is run, don't sink them.
1477     // This can cause code churn which can have unintended consequences down
1478     // the line - see https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30244.
1479     // FIXME: This is a workaround for a deficiency in SROA - see
1480     // https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30188
1481     if (OI == 1 && isa<StoreInst>(I0) &&
1482         any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1483           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(1));
1484         }))
1485       return false;
1486     if (OI == 0 && isa<LoadInst>(I0) && any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1487           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(0));
1488         }))
1489       return false;
1490
1491     auto SameAsI0 = [&I0, OI](const Instruction *I) {
1492       assert(I->getNumOperands() == I0->getNumOperands());
1493       return I->getOperand(OI) == I0->getOperand(OI);
1494     };
1495     if (!all_of(Insts, SameAsI0)) {
1496       if (!canReplaceOperandWithVariable(I0, OI))
1497         // We can't create a PHI from this GEP.
1498         return false;
1499       // Don't create indirect calls! The called value is the final operand.
1500       if ((isa<CallInst>(I0) || isa<InvokeInst>(I0)) && OI == OE - 1) {
1501         // FIXME: if the call was *already* indirect, we should do this.
1502         return false;
1503       }
1504       for (auto *I : Insts)
1505         PHIOperands[I].push_back(I->getOperand(OI));
1506     }
1507   }
1508   return true;
1509 }
1510
1511 // Assuming canSinkLastInstruction(Blocks) has returned true, sink the last
1512 // instruction of every block in Blocks to their common successor, commoning
1513 // into one instruction.
1514 static bool sinkLastInstruction(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) {
1515   auto *BBEnd = Blocks[0]->getTerminator()->getSuccessor(0);
1516
1517   // canSinkLastInstruction returning true guarantees that every block has at
1518   // least one non-terminator instruction.
1519   SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1520   for (auto *BB : Blocks) {
1521     Instruction *I = BB->getTerminator();
1522     do {
1523       I = I->getPrevNode();
1524     } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != &BB->front());
1525     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1526       Insts.push_back(I);
1527   }
1528
1529   // The only checking we need to do now is that all users of all instructions
1530   // are the same PHI node. canSinkLastInstruction should have checked this but
1531   // it is slightly over-aggressive - it gets confused by commutative instructions
1532   // so double-check it here.
1533   Instruction *I0 = Insts.front();
1534   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1535     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1536     if (!all_of(Insts, [&PNUse](const Instruction *I) -> bool {
1537           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1538           return U == PNUse;
1539         }))
1540       return false;
1541   }
1542   
1543   // We don't need to do any more checking here; canSinkLastInstruction should
1544   // have done it all for us.
1545   SmallVector<Value*, 4> NewOperands;
1546   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O) {
1547     // This check is different to that in canSinkLastInstruction. There, we
1548     // cared about the global view once simplifycfg (and instcombine) have
1549     // completed - it takes into account PHIs that become trivially
1550     // simplifiable.  However here we need a more local view; if an operand
1551     // differs we create a PHI and rely on instcombine to clean up the very
1552     // small mess we may make.
1553     bool NeedPHI = any_of(Insts, [&I0, O](const Instruction *I) {
1554       return I->getOperand(O) != I0->getOperand(O);
1555     });
1556     if (!NeedPHI) {
1557       NewOperands.push_back(I0->getOperand(O));
1558       continue;
1559     }
1560
1561     // Create a new PHI in the successor block and populate it.
1562     auto *Op = I0->getOperand(O);
1563     assert(!Op->getType()->isTokenTy() && "Can't PHI tokens!");
1564     auto *PN = PHINode::Create(Op->getType(), Insts.size(),
1565                                Op->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1566     for (auto *I : Insts)
1567       PN->addIncoming(I->getOperand(O), I->getParent());
1568     NewOperands.push_back(PN);
1569   }
1570
1571   // Arbitrarily use I0 as the new "common" instruction; remap its operands
1572   // and move it to the start of the successor block.
1573   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O)
1574     I0->getOperandUse(O).set(NewOperands[O]);
1575   I0->moveBefore(&*BBEnd->getFirstInsertionPt());
1576
1577   // The debug location for the "common" instruction is the merged locations of
1578   // all the commoned instructions.  We start with the original location of the
1579   // "common" instruction and iteratively merge each location in the loop below.
1580   DILocation *Loc = I0->getDebugLoc();
1581
1582   // Update metadata and IR flags, and merge debug locations.
1583   for (auto *I : Insts)
1584     if (I != I0) {
1585       Loc = DILocation::getMergedLocation(Loc, I->getDebugLoc());
1586       combineMetadataForCSE(I0, I);
1587       I0->andIRFlags(I);
1588     }
1589   if (!isa<CallInst>(I0))
1590     I0->setDebugLoc(Loc);
1591
1592   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1593     // canSinkLastInstruction checked that all instructions were used by
1594     // one and only one PHI node. Find that now, RAUW it to our common
1595     // instruction and nuke it.
1596     assert(I0->hasOneUse());
1597     auto *PN = cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1598     PN->replaceAllUsesWith(I0);
1599     PN->eraseFromParent();
1600   }
1601
1602   // Finally nuke all instructions apart from the common instruction.
1603   for (auto *I : Insts)
1604     if (I != I0)
1605       I->eraseFromParent();
1606
1607   return true;
1608 }
1609
1610 namespace {
1611
1612   // LockstepReverseIterator - Iterates through instructions
1613   // in a set of blocks in reverse order from the first non-terminator.
1614   // For example (assume all blocks have size n):
1615   //   LockstepReverseIterator I([B1, B2, B3]);
1616   //   *I-- = [B1[n], B2[n], B3[n]];
1617   //   *I-- = [B1[n-1], B2[n-1], B3[n-1]];
1618   //   *I-- = [B1[n-2], B2[n-2], B3[n-2]];
1619   //   ...
1620   class LockstepReverseIterator {
1621     ArrayRef<BasicBlock*> Blocks;
1622     SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1623     bool Fail;
1624   public:
1625     LockstepReverseIterator(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) :
1626       Blocks(Blocks) {
1627       reset();
1628     }
1629
1630     void reset() {
1631       Fail = false;
1632       Insts.clear();
1633       for (auto *BB : Blocks) {
1634         Instruction *Inst = BB->getTerminator();
1635         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1636           Inst = Inst->getPrevNode();
1637         if (!Inst) {
1638           // Block wasn't big enough.
1639           Fail = true;
1640           return;
1641         }
1642         Insts.push_back(Inst);
1643       }
1644     }
1645
1646     bool isValid() const {
1647       return !Fail;
1648     }
1649     
1650     void operator -- () {
1651       if (Fail)
1652         return;
1653       for (auto *&Inst : Insts) {
1654         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1655           Inst = Inst->getPrevNode();
1656         // Already at beginning of block.
1657         if (!Inst) {
1658           Fail = true;
1659           return;
1660         }
1661       }
1662     }
1663
1664     ArrayRef<Instruction*> operator * () const {
1665       return Insts;
1666     }
1667   };
1668
1669 } // end anonymous namespace
1670
1671 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1672 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1673 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1674 /// in the two predecessors to BBEnd.
1675 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1676   assert(BI1->isUnconditional());
1677   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1678
1679   // We support two situations:
1680   //   (1) all incoming arcs are unconditional
1681   //   (2) one incoming arc is conditional
1682   //
1683   // (2) is very common in switch defaults and
1684   // else-if patterns;
1685   //
1686   //   if (a) f(1);
1687   //   else if (b) f(2);
1688   //
1689   // produces:
1690   //
1691   //       [if]
1692   //      /    \
1693   //    [f(1)] [if]
1694   //      |     | \
1695   //      |     |  \
1696   //      |  [f(2)]|
1697   //       \    | /
1698   //        [ end ]
1699   //
1700   // [end] has two unconditional predecessor arcs and one conditional. The
1701   // conditional refers to the implicit empty 'else' arc. This conditional
1702   // arc can also be caused by an empty default block in a switch.
1703   //
1704   // In this case, we attempt to sink code from all *unconditional* arcs.
1705   // If we can sink instructions from these arcs (determined during the scan
1706   // phase below) we insert a common successor for all unconditional arcs and
1707   // connect that to [end], to enable sinking:
1708   //
1709   //       [if]
1710   //      /    \
1711   //    [x(1)] [if]
1712   //      |     | \
1713   //      |     |  \
1714   //      |  [x(2)] |
1715   //       \   /    |
1716   //   [sink.split] |
1717   //         \     /
1718   //         [ end ]
1719   //
1720   SmallVector<BasicBlock*,4> UnconditionalPreds;
1721   Instruction *Cond = nullptr;
1722   for (auto *B : predecessors(BBEnd)) {
1723     auto *T = B->getTerminator();
1724     if (isa<BranchInst>(T) && cast<BranchInst>(T)->isUnconditional())
1725       UnconditionalPreds.push_back(B);
1726     else if ((isa<BranchInst>(T) || isa<SwitchInst>(T)) && !Cond)
1727       Cond = T;
1728     else
1729       return false;
1730   }
1731   if (UnconditionalPreds.size() < 2)
1732     return false;
1733   
1734   bool Changed = false;
1735   // We take a two-step approach to tail sinking. First we scan from the end of
1736   // each block upwards in lockstep. If the n'th instruction from the end of each
1737   // block can be sunk, those instructions are added to ValuesToSink and we
1738   // carry on. If we can sink an instruction but need to PHI-merge some operands
1739   // (because they're not identical in each instruction) we add these to
1740   // PHIOperands.
1741   unsigned ScanIdx = 0;
1742   SmallPtrSet<Value*,4> InstructionsToSink;
1743   DenseMap<Instruction*, SmallVector<Value*,4>> PHIOperands;
1744   LockstepReverseIterator LRI(UnconditionalPreds);
1745   while (LRI.isValid() &&
1746          canSinkInstructions(*LRI, PHIOperands)) {
1747     DEBUG(dbgs() << "SINK: instruction can be sunk: " << *(*LRI)[0] << "\n");
1748     InstructionsToSink.insert((*LRI).begin(), (*LRI).end());
1749     ++ScanIdx;
1750     --LRI;
1751   }
1752
1753   auto ProfitableToSinkInstruction = [&](LockstepReverseIterator &LRI) {
1754     unsigned NumPHIdValues = 0;
1755     for (auto *I : *LRI)
1756       for (auto *V : PHIOperands[I])
1757         if (InstructionsToSink.count(V) == 0)
1758           ++NumPHIdValues;
1759     DEBUG(dbgs() << "SINK: #phid values: " << NumPHIdValues << "\n");
1760     unsigned NumPHIInsts = NumPHIdValues / UnconditionalPreds.size();
1761     if ((NumPHIdValues % UnconditionalPreds.size()) != 0)
1762         NumPHIInsts++;
1763     
1764     return NumPHIInsts <= 1;
1765   };
1766
1767   if (ScanIdx > 0 && Cond) {
1768     // Check if we would actually sink anything first! This mutates the CFG and
1769     // adds an extra block. The goal in doing this is to allow instructions that
1770     // couldn't be sunk before to be sunk - obviously, speculatable instructions
1771     // (such as trunc, add) can be sunk and predicated already. So we check that
1772     // we're going to sink at least one non-speculatable instruction.
1773     LRI.reset();
1774     unsigned Idx = 0;
1775     bool Profitable = false;
1776     while (ProfitableToSinkInstruction(LRI) && Idx < ScanIdx) {
1777       if (!isSafeToSpeculativelyExecute((*LRI)[0])) {
1778         Profitable = true;
1779         break;
1780       }
1781       --LRI;
1782       ++Idx;
1783     }
1784     if (!Profitable)
1785       return false;
1786     
1787     DEBUG(dbgs() << "SINK: Splitting edge\n");
1788     // We have a conditional edge and we're going to sink some instructions.
1789     // Insert a new block postdominating all blocks we're going to sink from.
1790     if (!SplitBlockPredecessors(BI1->getSuccessor(0), UnconditionalPreds,
1791                                 ".sink.split"))
1792       // Edges couldn't be split.
1793       return false;
1794     Changed = true;
1795   }
1796   
1797   // Now that we've analyzed all potential sinking candidates, perform the
1798   // actual sink. We iteratively sink the last non-terminator of the source
1799   // blocks into their common successor unless doing so would require too
1800   // many PHI instructions to be generated (currently only one PHI is allowed
1801   // per sunk instruction).
1802   //
1803   // We can use InstructionsToSink to discount values needing PHI-merging that will
1804   // actually be sunk in a later iteration. This allows us to be more
1805   // aggressive in what we sink. This does allow a false positive where we
1806   // sink presuming a later value will also be sunk, but stop half way through
1807   // and never actually sink it which means we produce more PHIs than intended.
1808   // This is unlikely in practice though.
1809   for (unsigned SinkIdx = 0; SinkIdx != ScanIdx; ++SinkIdx) {
1810     DEBUG(dbgs() << "SINK: Sink: "
1811                  << *UnconditionalPreds[0]->getTerminator()->getPrevNode()
1812                  << "\n");
1813
1814     // Because we've sunk every instruction in turn, the current instruction to
1815     // sink is always at index 0.
1816     LRI.reset();
1817     if (!ProfitableToSinkInstruction(LRI)) {
1818       // Too many PHIs would be created.
1819       DEBUG(dbgs() << "SINK: stopping here, too many PHIs would be created!\n");
1820       break;
1821     }
1822     
1823     if (!sinkLastInstruction(UnconditionalPreds))
1824       return Changed;
1825     NumSinkCommons++;
1826     Changed = true;
1827   }
1828   return Changed;
1829 }
1830
1831 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1832 /// conditional block.
1833 ///
1834 /// We are looking for code like the following:
1835 ///   BrBB:
1836 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1837 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1838 ///     ... // function).
1839 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1840 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1841 ///   ThenBB:
1842 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1843 ///     br label EndBB
1844 ///   EndBB:
1845 ///     ...
1846 ///   We are going to transform this into:
1847 ///   BrBB:
1848 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1849 ///     ... //
1850 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1851 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1852 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1853 ///     ...
1854 ///
1855 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1856 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1857 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1858                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1859   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1860   if (!StoreToHoist)
1861     return nullptr;
1862
1863   // Volatile or atomic.
1864   if (!StoreToHoist->isSimple())
1865     return nullptr;
1866
1867   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1868
1869   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1870   unsigned MaxNumInstToLookAt = 9;
1871   for (Instruction &CurI : reverse(*BrBB)) {
1872     if (!MaxNumInstToLookAt)
1873       break;
1874     // Skip debug info.
1875     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CurI))
1876       continue;
1877     --MaxNumInstToLookAt;
1878
1879     // Could be calling an instruction that affects memory like free().
1880     if (CurI.mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1881       return nullptr;
1882
1883     if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&CurI)) {
1884       // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1885       if (SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1886         // Found the previous store, return its value operand.
1887         return SI->getValueOperand();
1888       return nullptr; // Unknown store.
1889     }
1890   }
1891
1892   return nullptr;
1893 }
1894
1895 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1896 ///
1897 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1898 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1899 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1900 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1901 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1902 ///
1903 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1904 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1905 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1906 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1907 ///
1908 ///
1909 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1910 /// \code
1911 ///   BB:
1912 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1913 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1914 ///   ThenBB:
1915 ///     %sub = sub %x, %y
1916 ///     br label BB2
1917 ///   EndBB:
1918 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1919 ///     ...
1920 /// \endcode
1921 ///
1922 /// Into this IR:
1923 /// \code
1924 ///   BB:
1925 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1926 ///     %sub = sub %x, %y
1927 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1928 ///     ...
1929 /// \endcode
1930 ///
1931 /// \returns true if the conditional block is removed.
1932 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1933                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1934   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1935   Value *BrCond = BI->getCondition();
1936   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1937     return false;
1938
1939   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1940   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1941
1942   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1943   // to swap the select operands later.
1944   bool Invert = false;
1945   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1946     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1947     Invert = true;
1948   }
1949   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1950
1951   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1952   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1953   // - They are defined in BB, and
1954   // - They have no side effects, and
1955   // - All of their uses are in CondBB.
1956   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1957
1958   unsigned SpeculationCost = 0;
1959   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1960   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1961   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1962                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1963        BBI != BBE; ++BBI) {
1964     Instruction *I = &*BBI;
1965     // Skip debug info.
1966     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1967       continue;
1968
1969     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1970     // terminator) for now.
1971     ++SpeculationCost;
1972     if (SpeculationCost > 1)
1973       return false;
1974
1975     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1976     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1977         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1978                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1979       return false;
1980     if (!SpeculatedStoreValue &&
1981         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1982             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1983       return false;
1984
1985     // Store the store speculation candidate.
1986     if (SpeculatedStoreValue)
1987       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1988
1989     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1990     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1991     // being sunk into the use block.
1992     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
1993       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1994       if (!OpI || OpI->getParent() != BB || OpI->mayHaveSideEffects())
1995         continue; // Not a candidate for sinking.
1996
1997       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1998     }
1999   }
2000
2001   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
2002   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
2003   // and so iteration order isn't significant.
2004   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator
2005            I = SinkCandidateUseCounts.begin(),
2006            E = SinkCandidateUseCounts.end();
2007        I != E; ++I)
2008     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
2009       ++SpeculationCost;
2010       if (SpeculationCost > 1)
2011         return false;
2012     }
2013
2014   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
2015   bool HaveRewritablePHIs = false;
2016   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2017        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2018     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2019     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
2020
2021     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
2022     // Skip PHIs which are trivial.
2023     if (ThenV == OrigV)
2024       continue;
2025
2026     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
2027     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
2028         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
2029       return false;
2030
2031     HaveRewritablePHIs = true;
2032     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
2033     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
2034     if (!OrigCE && !ThenCE)
2035       continue; // Known safe and cheap.
2036
2037     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
2038         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
2039       return false;
2040     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
2041     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
2042     unsigned MaxCost =
2043         2 * PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2044     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
2045       return false;
2046
2047     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
2048     // getting expanded into Instructions.
2049     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
2050     // constant expression.
2051     ++SpeculationCost;
2052     if (SpeculationCost > 1)
2053       return false;
2054   }
2055
2056   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
2057   // as well.
2058   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
2059     return false;
2060
2061   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
2062   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
2063
2064   // Insert a select of the value of the speculated store.
2065   if (SpeculatedStoreValue) {
2066     IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2067     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
2068     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
2069     if (Invert)
2070       std::swap(TrueV, FalseV);
2071     Value *S = Builder.CreateSelect(
2072         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2073     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
2074   }
2075
2076   // Metadata can be dependent on the condition we are hoisting above.
2077   // Conservatively strip all metadata on the instruction.
2078   for (auto &I : *ThenBB)
2079     I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2080
2081   // Hoist the instructions.
2082   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
2083                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
2084
2085   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
2086   IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2087   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2088        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2089     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
2090     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
2091     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
2092     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
2093
2094     // Skip PHIs which are trivial.
2095     if (OrigV == ThenV)
2096       continue;
2097
2098     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
2099     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
2100     // destinations were inverted.
2101     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
2102     if (Invert)
2103       std::swap(TrueV, FalseV);
2104     Value *V = Builder.CreateSelect(
2105         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2106     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
2107     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
2108   }
2109
2110   ++NumSpeculations;
2111   return true;
2112 }
2113
2114 /// Return true if we can thread a branch across this block.
2115 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
2116   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2117   unsigned Size = 0;
2118
2119   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2120     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2121       continue;
2122     if (Size > 10)
2123       return false; // Don't clone large BB's.
2124     ++Size;
2125
2126     // We can only support instructions that do not define values that are
2127     // live outside of the current basic block.
2128     for (User *U : BBI->users()) {
2129       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
2130       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI))
2131         return false;
2132     }
2133
2134     // Looks ok, continue checking.
2135   }
2136
2137   return true;
2138 }
2139
2140 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
2141 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
2142 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
2143 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
2144   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2145   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
2146   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
2147   // outside of the block.
2148   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
2149     return false;
2150
2151   // Degenerate case of a single entry PHI.
2152   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
2153     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
2154     return true;
2155   }
2156
2157   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
2158   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB))
2159     return false;
2160
2161   // Can't fold blocks that contain noduplicate or convergent calls.
2162   if (any_of(*BB, [](const Instruction &I) {
2163         const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2164         return CI && (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent());
2165       }))
2166     return false;
2167
2168   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
2169   // constants.
2170   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2171     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
2172     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1))
2173       continue;
2174
2175     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
2176     // branch to RealDest.
2177     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
2178     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
2179
2180     if (RealDest == BB)
2181       continue; // Skip self loops.
2182     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
2183     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator()))
2184       continue;
2185
2186     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
2187     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
2188     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
2189     // the edge we are about to create.
2190     BasicBlock *EdgeBB =
2191         BasicBlock::Create(BB->getContext(), RealDest->getName() + ".critedge",
2192                            RealDest->getParent(), RealDest);
2193     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
2194
2195     // Update PHI nodes.
2196     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
2197
2198     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
2199     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
2200     // cloned instructions outside of EdgeBB.
2201     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
2202     DenseMap<Value *, Value *> TranslateMap; // Track translated values.
2203     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2204       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
2205         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2206         continue;
2207       }
2208       // Clone the instruction.
2209       Instruction *N = BBI->clone();
2210       if (BBI->hasName())
2211         N->setName(BBI->getName() + ".c");
2212
2213       // Update operands due to translation.
2214       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end(); i != e; ++i) {
2215         DenseMap<Value *, Value *>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
2216         if (PI != TranslateMap.end())
2217           *i = PI->second;
2218       }
2219
2220       // Check for trivial simplification.
2221       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
2222         if (!BBI->use_empty())
2223           TranslateMap[&*BBI] = V;
2224         if (!N->mayHaveSideEffects()) {
2225           delete N; // Instruction folded away, don't need actual inst
2226           N = nullptr;
2227         }
2228       } else {
2229         if (!BBI->use_empty())
2230           TranslateMap[&*BBI] = N;
2231       }
2232       // Insert the new instruction into its new home.
2233       if (N)
2234         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
2235     }
2236
2237     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
2238     // to EdgeBB instead.
2239     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
2240     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2241       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
2242         BB->removePredecessor(PredBB);
2243         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
2244       }
2245
2246     // Recurse, simplifying any other constants.
2247     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
2248   }
2249
2250   return false;
2251 }
2252
2253 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
2254 /// see if we can eliminate it.
2255 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
2256                                 const DataLayout &DL) {
2257   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
2258   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
2259   // are trying to find the condition that is being branched on, which
2260   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
2261   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
2262   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
2263   BasicBlock *BB = PN->getParent();
2264   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
2265   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
2266   if (!IfCond ||
2267       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
2268       isa<ConstantInt>(IfCond))
2269     return false;
2270
2271   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
2272   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
2273   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
2274   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
2275   // fewer PHI nodes in this block.
2276   unsigned NumPhis = 0;
2277   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
2278     if (NumPhis > 2)
2279       return false;
2280
2281   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
2282   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
2283   // that need to be moved to the dominating block.
2284   SmallPtrSet<Instruction *, 4> AggressiveInsts;
2285   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
2286            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
2287   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2288   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2289
2290   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
2291     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
2292     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
2293       PN->replaceAllUsesWith(V);
2294       PN->eraseFromParent();
2295       continue;
2296     }
2297
2298     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
2299                              MaxCostVal0, TTI) ||
2300         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
2301                              MaxCostVal1, TTI))
2302       return false;
2303   }
2304
2305   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
2306   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
2307   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
2308   if (!PN)
2309     return true;
2310
2311   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
2312   // often be turned into switches and other things.
2313   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
2314       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
2315        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
2316        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
2317     return false;
2318
2319   // If all PHI nodes are promotable, check to make sure that all instructions
2320   // in the predecessor blocks can be promoted as well. If not, we won't be able
2321   // to get rid of the control flow, so it's not worth promoting to select
2322   // instructions.
2323   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
2324   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
2325   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
2326   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
2327     IfBlock1 = nullptr;
2328   } else {
2329     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
2330     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2331          ++I)
2332       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2333         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2334         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2335         // the xform is not worth it.
2336         return false;
2337       }
2338   }
2339
2340   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
2341     IfBlock2 = nullptr;
2342   } else {
2343     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
2344     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2345          ++I)
2346       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2347         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2348         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2349         // the xform is not worth it.
2350         return false;
2351       }
2352   }
2353
2354   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
2355                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
2356
2357   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
2358   // do all of the PHI's now.
2359   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
2360   IRBuilder<NoFolder> Builder(InsertPt);
2361
2362   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
2363   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
2364   if (IfBlock1) {
2365     for (auto &I : *IfBlock1)
2366       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2367     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2368                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
2369                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
2370   }
2371   if (IfBlock2) {
2372     for (auto &I : *IfBlock2)
2373       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2374     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2375                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
2376                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
2377   }
2378
2379   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
2380     // Change the PHI node into a select instruction.
2381     Value *TrueVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
2382     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
2383
2384     Value *Sel = Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
2385     PN->replaceAllUsesWith(Sel);
2386     Sel->takeName(PN);
2387     PN->eraseFromParent();
2388   }
2389
2390   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
2391   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
2392   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
2393   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
2394   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2395   Builder.CreateBr(BB);
2396   OldTI->eraseFromParent();
2397   return true;
2398 }
2399
2400 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
2401 /// try to merge them together into one return,
2402 /// introducing a select if the return values disagree.
2403 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
2404                                            IRBuilder<> &Builder) {
2405   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
2406   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
2407   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
2408   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
2409   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
2410
2411   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
2412   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
2413   // computation on one path or the other.
2414   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2415     return false;
2416   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2417     return false;
2418
2419   Builder.SetInsertPoint(BI);
2420   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
2421   // there is no return value for this function, just change the
2422   // branch into a return.
2423   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
2424     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2425     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2426     Builder.CreateRetVoid();
2427     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2428     return true;
2429   }
2430
2431   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
2432   // so we can insert a new select instruction.
2433   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
2434   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
2435
2436   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
2437   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
2438     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
2439       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2440   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
2441     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
2442       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2443
2444   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
2445   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
2446   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
2447   // constant expression that prevents this transformation from being
2448   // safe.
2449   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
2450     if (TCV->canTrap())
2451       return false;
2452   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
2453     if (FCV->canTrap())
2454       return false;
2455
2456   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
2457   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
2458   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2459   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2460
2461   // Insert select instructions where needed.
2462   Value *BrCond = BI->getCondition();
2463   if (TrueValue) {
2464     // Insert a select if the results differ.
2465     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
2466     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
2467       TrueValue = FalseValue;
2468     } else {
2469       TrueValue =
2470           Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue, FalseValue, "retval", BI);
2471     }
2472   }
2473
2474   Value *RI =
2475       !TrueValue ? Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
2476
2477   (void)RI;
2478
2479   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
2480                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
2481                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: " << *FalseSucc);
2482
2483   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2484
2485   return true;
2486 }
2487
2488 /// Return true if the given instruction is available
2489 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2490 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2491   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2492     return false;
2493   for (Instruction &I : *PB) {
2494     Instruction *PBI = &I;
2495     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2496     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2497       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2498       Inst->eraseFromParent();
2499       return true;
2500     }
2501   }
2502   return false;
2503 }
2504
2505 /// Return true if either PBI or BI has branch weight available, and store
2506 /// the weights in {Pred|Succ}{True|False}Weight. If one of PBI and BI does
2507 /// not have branch weight, use 1:1 as its weight.
2508 static bool extractPredSuccWeights(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
2509                                    uint64_t &PredTrueWeight,
2510                                    uint64_t &PredFalseWeight,
2511                                    uint64_t &SuccTrueWeight,
2512                                    uint64_t &SuccFalseWeight) {
2513   bool PredHasWeights =
2514       PBI->extractProfMetadata(PredTrueWeight, PredFalseWeight);
2515   bool SuccHasWeights =
2516       BI->extractProfMetadata(SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2517   if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
2518     if (!PredHasWeights)
2519       PredTrueWeight = PredFalseWeight = 1;
2520     if (!SuccHasWeights)
2521       SuccTrueWeight = SuccFalseWeight = 1;
2522     return true;
2523   } else {
2524     return false;
2525   }
2526 }
2527
2528 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2529 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2530 /// logical operations to pick the right destination.
2531 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2532   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2533
2534   Instruction *Cond = nullptr;
2535   if (BI->isConditional())
2536     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2537   else {
2538     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2539     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2540     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2541     // predecessor.
2542     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2543       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2544         if (PBI->isConditional() &&
2545             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2546              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2547           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
2548             Instruction *Curr = &*I++;
2549             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2550               Cond = Curr;
2551               break;
2552             }
2553             // Quit if we can't remove this instruction.
2554             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2555               return false;
2556           }
2557         }
2558
2559     if (!Cond)
2560       return false;
2561   }
2562
2563   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2564       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2565     return false;
2566
2567   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2568   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2569
2570   // Ignore dbg intrinsics.
2571   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
2572     ++CondIt;
2573
2574   if (&*CondIt != BI)
2575     return false;
2576
2577   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2578   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2579   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2580   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2581   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2582   unsigned NumBonusInsts = 0;
2583   for (auto I = BB->begin(); Cond != &*I; ++I) {
2584     // Ignore dbg intrinsics.
2585     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2586       continue;
2587     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2588       return false;
2589     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2590     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2591     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2592       return false;
2593     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2594     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2595     // and Cond.
2596     ++NumBonusInsts;
2597     // Early exits once we reach the limit.
2598     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2599       return false;
2600   }
2601
2602   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2603   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2604   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2605     if (CE->canTrap())
2606       return false;
2607   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2608     if (CE->canTrap())
2609       return false;
2610
2611   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2612   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2613   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2614   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2615     return false;
2616
2617   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2618     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2619     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2620
2621     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2622     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2623     // blocks.
2624     SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
2625     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2626         (BI->isConditional() && !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2627         (!BI->isConditional() &&
2628          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2629       continue;
2630
2631     // Determine if the two branches share a common destination.
2632     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2633     bool InvertPredCond = false;
2634
2635     if (BI->isConditional()) {
2636       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2637         Opc = Instruction::Or;
2638       } else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest) {
2639         Opc = Instruction::And;
2640       } else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest) {
2641         Opc = Instruction::And;
2642         InvertPredCond = true;
2643       } else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
2644         Opc = Instruction::Or;
2645         InvertPredCond = true;
2646       } else {
2647         continue;
2648       }
2649     } else {
2650       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2651         continue;
2652     }
2653
2654     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2655     IRBuilder<> Builder(PBI);
2656
2657     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2658     if (InvertPredCond) {
2659       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2660
2661       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2662         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2663         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2664       } else {
2665         NewCond =
2666             Builder.CreateNot(NewCond, PBI->getCondition()->getName() + ".not");
2667       }
2668
2669       PBI->setCondition(NewCond);
2670       PBI->swapSuccessors();
2671     }
2672
2673     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2674     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2675     // bonus instructions to a predecessor block.
2676     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2677     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2678     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2679     // instructions.
2680     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != &*BonusInst; ++BonusInst) {
2681       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2682         continue;
2683       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2684       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2685                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2686       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2687
2688       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2689       // its potential value. The previous information might have been valid
2690       // only given the branch precondition.
2691       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2692       // semantics we don't understand.
2693       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2694
2695       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2696       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2697       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2698     }
2699
2700     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2701     // two conditions together.
2702     Instruction *New = Cond->clone();
2703     RemapInstruction(New, VMap,
2704                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2705     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2706     New->takeName(Cond);
2707     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2708
2709     if (BI->isConditional()) {
2710       Instruction *NewCond = cast<Instruction>(
2711           Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(), New, "or.cond"));
2712       PBI->setCondition(NewCond);
2713
2714       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2715       bool HasWeights =
2716           extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
2717                                  SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2718       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2719
2720       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2721         if (HasWeights) {
2722           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2723           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2724           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2725           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2726           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2727           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2728           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2729           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2730           NewWeights.push_back(PredFalseWeight *
2731                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2732                                PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2733         }
2734         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2735         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2736       }
2737       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2738         if (HasWeights) {
2739           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2740           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2741           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2742           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2743           NewWeights.push_back(PredTrueWeight *
2744                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2745                                PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2746           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2747           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2748         }
2749         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2750         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2751       }
2752       if (NewWeights.size() == 2) {
2753         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2754         FitWeights(NewWeights);
2755
2756         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),
2757                                            NewWeights.end());
2758         PBI->setMetadata(
2759             LLVMContext::MD_prof,
2760             MDBuilder(BI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
2761       } else
2762         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2763     } else {
2764       // Update PHI nodes in the common successors.
2765       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2766         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2767             PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2768         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2769         Instruction *MergedCond = nullptr;
2770         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2771           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2772           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2773           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2774           Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2775               Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2776           MergedCond = cast<Instruction>(
2777               Builder.CreateBinOp(Instruction::And, NotCond, New, "and.cond"));
2778           if (PBI_C->isOne())
2779             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2780                 Instruction::Or, PBI->getCondition(), MergedCond, "or.cond"));
2781         } else {
2782           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2783           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2784           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2785           MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2786               Instruction::And, PBI->getCondition(), New, "and.cond"));
2787           if (PBI_C->isOne()) {
2788             Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2789                 Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2790             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2791                 Instruction::Or, NotCond, MergedCond, "or.cond"));
2792           }
2793         }
2794         // Update PHI Node.
2795         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2796                                   MergedCond);
2797       }
2798       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2799       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2800       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2801       PBI = New_PBI;
2802     }
2803
2804     // If BI was a loop latch, it may have had associated loop metadata.
2805     // We need to copy it to the new latch, that is, PBI.
2806     if (MDNode *LoopMD = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_loop))
2807       PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_loop, LoopMD);
2808
2809     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2810     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2811
2812     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2813     for (Instruction &I : *BB)
2814       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2815         I.clone()->insertBefore(PBI);
2816
2817     return true;
2818   }
2819   return false;
2820 }
2821
2822 // If there is only one store in BB1 and BB2, return it, otherwise return
2823 // nullptr.
2824 static StoreInst *findUniqueStoreInBlocks(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2) {
2825   StoreInst *S = nullptr;
2826   for (auto *BB : {BB1, BB2}) {
2827     if (!BB)
2828       continue;
2829     for (auto &I : *BB)
2830       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I)) {
2831         if (S)
2832           // Multiple stores seen.
2833           return nullptr;
2834         else
2835           S = SI;
2836       }
2837   }
2838   return S;
2839 }
2840
2841 static Value *ensureValueAvailableInSuccessor(Value *V, BasicBlock *BB,
2842                                               Value *AlternativeV = nullptr) {
2843   // PHI is going to be a PHI node that allows the value V that is defined in
2844   // BB to be referenced in BB's only successor.
2845   //
2846   // If AlternativeV is nullptr, the only value we care about in PHI is V. It
2847   // doesn't matter to us what the other operand is (it'll never get used). We
2848   // could just create a new PHI with an undef incoming value, but that could
2849   // increase register pressure if EarlyCSE/InstCombine can't fold it with some
2850   // other PHI. So here we directly look for some PHI in BB's successor with V
2851   // as an incoming operand. If we find one, we use it, else we create a new
2852   // one.
2853   //
2854   // If AlternativeV is not nullptr, we care about both incoming values in PHI.
2855   // PHI must be exactly: phi <ty> [ %BB, %V ], [ %OtherBB, %AlternativeV]
2856   // where OtherBB is the single other predecessor of BB's only successor.
2857   PHINode *PHI = nullptr;
2858   BasicBlock *Succ = BB->getSingleSuccessor();
2859
2860   for (auto I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
2861     if (cast<PHINode>(I)->getIncomingValueForBlock(BB) == V) {
2862       PHI = cast<PHINode>(I);
2863       if (!AlternativeV)
2864         break;
2865
2866       assert(std::distance(pred_begin(Succ), pred_end(Succ)) == 2);
2867       auto PredI = pred_begin(Succ);
2868       BasicBlock *OtherPredBB = *PredI == BB ? *++PredI : *PredI;
2869       if (PHI->getIncomingValueForBlock(OtherPredBB) == AlternativeV)
2870         break;
2871       PHI = nullptr;
2872     }
2873   if (PHI)
2874     return PHI;
2875
2876   // If V is not an instruction defined in BB, just return it.
2877   if (!AlternativeV &&
2878       (!isa<Instruction>(V) || cast<Instruction>(V)->getParent() != BB))
2879     return V;
2880
2881   PHI = PHINode::Create(V->getType(), 2, "simplifycfg.merge", &Succ->front());
2882   PHI->addIncoming(V, BB);
2883   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(Succ))
2884     if (PredBB != BB)
2885       PHI->addIncoming(
2886           AlternativeV ? AlternativeV : UndefValue::get(V->getType()), PredBB);
2887   return PHI;
2888 }
2889
2890 static bool mergeConditionalStoreToAddress(BasicBlock *PTB, BasicBlock *PFB,
2891                                            BasicBlock *QTB, BasicBlock *QFB,
2892                                            BasicBlock *PostBB, Value *Address,
2893                                            bool InvertPCond, bool InvertQCond) {
2894   auto IsaBitcastOfPointerType = [](const Instruction &I) {
2895     return Operator::getOpcode(&I) == Instruction::BitCast &&
2896            I.getType()->isPointerTy();
2897   };
2898
2899   // If we're not in aggressive mode, we only optimize if we have some
2900   // confidence that by optimizing we'll allow P and/or Q to be if-converted.
2901   auto IsWorthwhile = [&](BasicBlock *BB) {
2902     if (!BB)
2903       return true;
2904     // Heuristic: if the block can be if-converted/phi-folded and the
2905     // instructions inside are all cheap (arithmetic/GEPs), it's worthwhile to
2906     // thread this store.
2907     unsigned N = 0;
2908     for (auto &I : *BB) {
2909       // Cheap instructions viable for folding.
2910       if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) ||
2911           isa<StoreInst>(I))
2912         ++N;
2913       // Free instructions.
2914       else if (isa<TerminatorInst>(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I) ||
2915                IsaBitcastOfPointerType(I))
2916         continue;
2917       else
2918         return false;
2919     }
2920     return N <= PHINodeFoldingThreshold;
2921   };
2922
2923   if (!MergeCondStoresAggressively &&
2924       (!IsWorthwhile(PTB) || !IsWorthwhile(PFB) || !IsWorthwhile(QTB) ||
2925        !IsWorthwhile(QFB)))
2926     return false;
2927
2928   // For every pointer, there must be exactly two stores, one coming from
2929   // PTB or PFB, and the other from QTB or QFB. We don't support more than one
2930   // store (to any address) in PTB,PFB or QTB,QFB.
2931   // FIXME: We could relax this restriction with a bit more work and performance
2932   // testing.
2933   StoreInst *PStore = findUniqueStoreInBlocks(PTB, PFB);
2934   StoreInst *QStore = findUniqueStoreInBlocks(QTB, QFB);
2935   if (!PStore || !QStore)
2936     return false;
2937
2938   // Now check the stores are compatible.
2939   if (!QStore->isUnordered() || !PStore->isUnordered())
2940     return false;
2941
2942   // Check that sinking the store won't cause program behavior changes. Sinking
2943   // the store out of the Q blocks won't change any behavior as we're sinking
2944   // from a block to its unconditional successor. But we're moving a store from
2945   // the P blocks down through the middle block (QBI) and past both QFB and QTB.
2946   // So we need to check that there are no aliasing loads or stores in
2947   // QBI, QTB and QFB. We also need to check there are no conflicting memory
2948   // operations between PStore and the end of its parent block.
2949   //
2950   // The ideal way to do this is to query AliasAnalysis, but we don't
2951   // preserve AA currently so that is dangerous. Be super safe and just
2952   // check there are no other memory operations at all.
2953   for (auto &I : *QFB->getSinglePredecessor())
2954     if (I.mayReadOrWriteMemory())
2955       return false;
2956   for (auto &I : *QFB)
2957     if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2958       return false;
2959   if (QTB)
2960     for (auto &I : *QTB)
2961       if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2962         return false;
2963   for (auto I = BasicBlock::iterator(PStore), E = PStore->getParent()->end();
2964        I != E; ++I)
2965     if (&*I != PStore && I->mayReadOrWriteMemory())
2966       return false;
2967
2968   // OK, we're going to sink the stores to PostBB. The store has to be
2969   // conditional though, so first create the predicate.
2970   Value *PCond = cast<BranchInst>(PFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2971                      ->getCondition();
2972   Value *QCond = cast<BranchInst>(QFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2973                      ->getCondition();
2974
2975   Value *PPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(PStore->getValueOperand(),
2976                                                 PStore->getParent());
2977   Value *QPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(QStore->getValueOperand(),
2978                                                 QStore->getParent(), PPHI);
2979
2980   IRBuilder<> QB(&*PostBB->getFirstInsertionPt());
2981
2982   Value *PPred = PStore->getParent() == PTB ? PCond : QB.CreateNot(PCond);
2983   Value *QPred = QStore->getParent() == QTB ? QCond : QB.CreateNot(QCond);
2984
2985   if (InvertPCond)
2986     PPred = QB.CreateNot(PPred);
2987   if (InvertQCond)
2988     QPred = QB.CreateNot(QPred);
2989   Value *CombinedPred = QB.CreateOr(PPred, QPred);
2990
2991   auto *T =
2992       SplitBlockAndInsertIfThen(CombinedPred, &*QB.GetInsertPoint(), false);
2993   QB.SetInsertPoint(T);
2994   StoreInst *SI = cast<StoreInst>(QB.CreateStore(QPHI, Address));
2995   AAMDNodes AAMD;
2996   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/false);
2997   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/true);
2998   SI->setAAMetadata(AAMD);
2999
3000   QStore->eraseFromParent();
3001   PStore->eraseFromParent();
3002
3003   return true;
3004 }
3005
3006 static bool mergeConditionalStores(BranchInst *PBI, BranchInst *QBI) {
3007   // The intention here is to find diamonds or triangles (see below) where each
3008   // conditional block contains a store to the same address. Both of these
3009   // stores are conditional, so they can't be unconditionally sunk. But it may
3010   // be profitable to speculatively sink the stores into one merged store at the
3011   // end, and predicate the merged store on the union of the two conditions of
3012   // PBI and QBI.
3013   //
3014   // This can reduce the number of stores executed if both of the conditions are
3015   // true, and can allow the blocks to become small enough to be if-converted.
3016   // This optimization will also chain, so that ladders of test-and-set
3017   // sequences can be if-converted away.
3018   //
3019   // We only deal with simple diamonds or triangles:
3020   //
3021   //     PBI       or      PBI        or a combination of the two
3022   //    /   \               | \
3023   //   PTB  PFB             |  PFB
3024   //    \   /               | /
3025   //     QBI                QBI
3026   //    /  \                | \
3027   //   QTB  QFB             |  QFB
3028   //    \  /                | /
3029   //    PostBB            PostBB
3030   //
3031   // We model triangles as a type of diamond with a nullptr "true" block.
3032   // Triangles are canonicalized so that the fallthrough edge is represented by
3033   // a true condition, as in the diagram above.
3034   //
3035   BasicBlock *PTB = PBI->getSuccessor(0);
3036   BasicBlock *PFB = PBI->getSuccessor(1);
3037   BasicBlock *QTB = QBI->getSuccessor(0);
3038   BasicBlock *QFB = QBI->getSuccessor(1);
3039   BasicBlock *PostBB = QFB->getSingleSuccessor();
3040
3041   bool InvertPCond = false, InvertQCond = false;
3042   // Canonicalize fallthroughs to the true branches.
3043   if (PFB == QBI->getParent()) {
3044     std::swap(PFB, PTB);
3045     InvertPCond = true;
3046   }
3047   if (QFB == PostBB) {
3048     std::swap(QFB, QTB);
3049     InvertQCond = true;
3050   }
3051
3052   // From this point on we can assume PTB or QTB may be fallthroughs but PFB
3053   // and QFB may not. Model fallthroughs as a nullptr block.
3054   if (PTB == QBI->getParent())
3055     PTB = nullptr;
3056   if (QTB == PostBB)
3057     QTB = nullptr;
3058
3059   // Legality bailouts. We must have at least the non-fallthrough blocks and
3060   // the post-dominating block, and the non-fallthroughs must only have one
3061   // predecessor.
3062   auto HasOnePredAndOneSucc = [](BasicBlock *BB, BasicBlock *P, BasicBlock *S) {
3063     return BB->getSinglePredecessor() == P && BB->getSingleSuccessor() == S;
3064   };
3065   if (!PostBB ||
3066       !HasOnePredAndOneSucc(PFB, PBI->getParent(), QBI->getParent()) ||
3067       !HasOnePredAndOneSucc(QFB, QBI->getParent(), PostBB))
3068     return false;
3069   if ((PTB && !HasOnePredAndOneSucc(PTB, PBI->getParent(), QBI->getParent())) ||
3070       (QTB && !HasOnePredAndOneSucc(QTB, QBI->getParent(), PostBB)))
3071     return false;
3072   if (PostBB->getNumUses() != 2 || QBI->getParent()->getNumUses() != 2)
3073     return false;
3074
3075   // OK, this is a sequence of two diamonds or triangles.
3076   // Check if there are stores in PTB or PFB that are repeated in QTB or QFB.
3077   SmallPtrSet<Value *, 4> PStoreAddresses, QStoreAddresses;
3078   for (auto *BB : {PTB, PFB}) {
3079     if (!BB)
3080       continue;
3081     for (auto &I : *BB)
3082       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3083         PStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3084   }
3085   for (auto *BB : {QTB, QFB}) {
3086     if (!BB)
3087       continue;
3088     for (auto &I : *BB)
3089       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3090         QStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3091   }
3092
3093   set_intersect(PStoreAddresses, QStoreAddresses);
3094   // set_intersect mutates PStoreAddresses in place. Rename it here to make it
3095   // clear what it contains.
3096   auto &CommonAddresses = PStoreAddresses;
3097
3098   bool Changed = false;
3099   for (auto *Address : CommonAddresses)
3100     Changed |= mergeConditionalStoreToAddress(
3101         PTB, PFB, QTB, QFB, PostBB, Address, InvertPCond, InvertQCond);
3102   return Changed;
3103 }
3104
3105 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
3106 /// this function tries to simplify it.  We know
3107 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
3108 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
3109 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
3110                                            const DataLayout &DL) {
3111   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
3112   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3113
3114   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
3115   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
3116   // this conditional branch redundant.
3117   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3118       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3119     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
3120     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
3121     if (BB->getSinglePredecessor()) {
3122       // Turn this into a branch on constant.
3123       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3124       BI->setCondition(
3125           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue));
3126       return true; // Nuke the branch on constant.
3127     }
3128
3129     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
3130     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
3131     // simplifycfg will thread the block.
3132     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
3133       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
3134       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
3135           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
3136           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
3137       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
3138       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
3139       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
3140       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
3141         BasicBlock *P = *PI;
3142         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) && PBI != BI &&
3143             PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3144             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3145           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3146           NewPN->addIncoming(
3147               ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue),
3148               P);
3149         } else {
3150           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
3151         }
3152       }
3153
3154       BI->setCondition(NewPN);
3155       return true;
3156     }
3157   }
3158
3159   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
3160     if (CE->canTrap())
3161       return false;
3162
3163   // If both branches are conditional and both contain stores to the same
3164   // address, remove the stores from the conditionals and create a conditional
3165   // merged store at the end.
3166   if (MergeCondStores && mergeConditionalStores(PBI, BI))
3167     return true;
3168
3169   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
3170   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
3171   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
3172   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3173   // Ignore dbg intrinsics.
3174   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3175     ++BBI;
3176   if (&*BBI != BI)
3177     return false;
3178
3179   int PBIOp, BIOp;
3180   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
3181     PBIOp = 0;
3182     BIOp = 0;
3183   } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
3184     PBIOp = 0;
3185     BIOp = 1;
3186   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
3187     PBIOp = 1;
3188     BIOp = 0;
3189   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
3190     PBIOp = 1;
3191     BIOp = 1;
3192   } else {
3193     return false;
3194   }
3195
3196   // Check to make sure that the other destination of this branch
3197   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
3198   // keep getting unwound.
3199   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
3200     return false;
3201
3202   // Do not perform this transformation if it would require
3203   // insertion of a large number of select instructions. For targets
3204   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
3205
3206   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
3207   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
3208   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
3209
3210   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
3211   unsigned NumPhis = 0;
3212   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin(); isa<PHINode>(II);
3213        ++II, ++NumPhis) {
3214     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
3215       return false;
3216
3217     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
3218     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3219     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
3220       if (CE->canTrap())
3221         return false;
3222
3223     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3224     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3225     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
3226       if (CE->canTrap())
3227         return false;
3228   }
3229
3230   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
3231   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
3232
3233   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
3234                << "AND: " << *BI->getParent());
3235
3236   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
3237   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
3238   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
3239   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
3240   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
3241   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
3242   // infinite loop with no cond branch.
3243   if (OtherDest == BB) {
3244     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
3245     // or it won't matter if it's hot. :)
3246     BasicBlock *InfLoopBlock =
3247         BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop", BB->getParent());
3248     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
3249     OtherDest = InfLoopBlock;
3250   }
3251
3252   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3253
3254   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
3255   // it alone, but modify PBI.
3256
3257   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
3258   Value *PBICond = PBI->getCondition();
3259   IRBuilder<NoFolder> Builder(PBI);
3260   if (PBIOp)
3261     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName() + ".not");
3262
3263   Value *BICond = BI->getCondition();
3264   if (BIOp)
3265     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName() + ".not");
3266
3267   // Merge the conditions.
3268   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
3269
3270   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
3271   PBI->setCondition(Cond);
3272   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
3273   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
3274
3275   // Update branch weight for PBI.
3276   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
3277   uint64_t PredCommon, PredOther, SuccCommon, SuccOther;
3278   bool HasWeights =
3279       extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
3280                              SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
3281   if (HasWeights) {
3282     PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3283     PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3284     SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3285     SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3286     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
3287     //                                    PredOther * SuccCommon.
3288     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
3289     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
3290                                   PredOther * SuccCommon,
3291                               PredOther * SuccOther};
3292     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
3293     FitWeights(NewWeights);
3294
3295     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3296                      MDBuilder(BI->getContext())
3297                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3298   }
3299
3300   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
3301   // block that are identical to the entries for BI's block.
3302   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
3303
3304   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
3305   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
3306   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
3307   // them agree.
3308   PHINode *PN;
3309   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
3310        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
3311     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3312     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3313     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3314     if (BIV != PBIV) {
3315       // Insert a select in PBI to pick the right value.
3316       SelectInst *NV = cast<SelectInst>(
3317           Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName() + ".mux"));
3318       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
3319       // Although the select has the same condition as PBI, the original branch
3320       // weights for PBI do not apply to the new select because the select's
3321       // 'logical' edges are incoming edges of the phi that is eliminated, not
3322       // the outgoing edges of PBI.
3323       if (HasWeights) {
3324         uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3325         uint64_t PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3326         uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3327         uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3328         // The weight to PredCommonDest should be PredCommon * SuccTotal.
3329         // The weight to PredOtherDest should be PredOther * SuccCommon.
3330         uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther),
3331                                   PredOther * SuccCommon};
3332
3333         FitWeights(NewWeights);
3334
3335         NV->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3336                         MDBuilder(BI->getContext())
3337                             .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3338       }
3339     }
3340   }
3341
3342   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
3343   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3344
3345   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
3346   // one fewer predecessor.
3347   return true;
3348 }
3349
3350 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
3351 // true or to FalseBB if Cond is false.
3352 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
3353 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
3354 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
3355 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
3356                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
3357                                        uint32_t TrueWeight,
3358                                        uint32_t FalseWeight) {
3359   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
3360   // First, figure out which successors to preserve.
3361   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
3362   // successor.
3363   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
3364   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
3365
3366   // Then remove the rest.
3367   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
3368     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
3369     if (Succ == KeepEdge1)
3370       KeepEdge1 = nullptr;
3371     else if (Succ == KeepEdge2)
3372       KeepEdge2 = nullptr;
3373     else
3374       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent(),
3375                               /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
3376   }
3377
3378   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
3379   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
3380
3381   // Insert an appropriate new terminator.
3382   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
3383     if (TrueBB == FalseBB)
3384       // We were only looking for one successor, and it was present.
3385       // Create an unconditional branch to it.
3386       Builder.CreateBr(TrueBB);
3387     else {
3388       // We found both of the successors we were looking for.
3389       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
3390       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
3391       if (TrueWeight != FalseWeight)
3392         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3393                            MDBuilder(OldTerm->getContext())
3394                                .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
3395     }
3396   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
3397     // Neither of the selected blocks were successors, so this
3398     // terminator must be unreachable.
3399     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
3400   } else {
3401     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
3402     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
3403     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
3404     if (!KeepEdge1)
3405       // Only TrueBB was found.
3406       Builder.CreateBr(TrueBB);
3407     else
3408       // Only FalseBB was found.
3409       Builder.CreateBr(FalseBB);
3410   }
3411
3412   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
3413   return true;
3414 }
3415
3416 // Replaces
3417 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
3418 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
3419 // unconditional otherwise.
3420 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
3421   // Check for constant integer values in the select.
3422   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
3423   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
3424   if (!TrueVal || !FalseVal)
3425     return false;
3426
3427   // Find the relevant condition and destinations.
3428   Value *Condition = Select->getCondition();
3429   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
3430   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
3431
3432   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
3433   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
3434   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3435   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3436   if (HasWeights) {
3437     GetBranchWeights(SI, Weights);
3438     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3439       TrueWeight =
3440           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).getSuccessorIndex()];
3441       FalseWeight =
3442           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).getSuccessorIndex()];
3443     }
3444   }
3445
3446   // Perform the actual simplification.
3447   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB, TrueWeight,
3448                                     FalseWeight);
3449 }
3450
3451 // Replaces
3452 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
3453 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
3454 // with
3455 //   (br cond, BlockA, BlockB).
3456 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
3457   // Check that both operands of the select are block addresses.
3458   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
3459   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
3460   if (!TBA || !FBA)
3461     return false;
3462
3463   // Extract the actual blocks.
3464   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
3465   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
3466
3467   // Perform the actual simplification.
3468   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB, 0,
3469                                     0);
3470 }
3471
3472 /// This is called when we find an icmp instruction
3473 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
3474 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
3475 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
3476 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
3477 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
3478 /// like:
3479 ///
3480 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
3481 /// DEFAULT:
3482 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
3483 ///   br label %end
3484 /// end:
3485 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
3486 ///
3487 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
3488 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
3489 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
3490     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
3491     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
3492     AssumptionCache *AC) {
3493   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
3494
3495   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
3496   // complex.
3497   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse())
3498     return false;
3499
3500   Value *V = ICI->getOperand(0);
3501   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
3502
3503   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
3504   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
3505   // fold the compared value into the switch to simplify things.
3506   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
3507   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator()))
3508     return false;
3509
3510   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
3511   if (SI->getCondition() != V)
3512     return false;
3513
3514   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
3515   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
3516   // away.
3517   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
3518     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
3519     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
3520     ICI->setOperand(0, VVal);
3521
3522     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
3523       ICI->replaceAllUsesWith(V);
3524       ICI->eraseFromParent();
3525     }
3526     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3527     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3528   }
3529
3530   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
3531   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
3532   // and zap it.
3533   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
3534     Value *V;
3535     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3536       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3537     else
3538       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3539
3540     ICI->replaceAllUsesWith(V);
3541     ICI->eraseFromParent();
3542     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3543     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3544   }
3545
3546   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
3547   // the block.
3548   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
3549   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
3550   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
3551       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
3552     return false;
3553
3554   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
3555   // true in the PHI.
3556   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3557   Constant *NewCst = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3558
3559   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3560     std::swap(DefaultCst, NewCst);
3561
3562   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
3563   // false depending on if it is EQ or NE.
3564   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
3565   ICI->eraseFromParent();
3566
3567   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
3568   // the switch to the merge point on the compared value.
3569   BasicBlock *NewBB =
3570       BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge", BB->getParent(), BB);
3571   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3572   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3573   if (HasWeights) {
3574     GetBranchWeights(SI, Weights);
3575     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3576       // Split weight for default case to case for "Cst".
3577       Weights[0] = (Weights[0] + 1) >> 1;
3578       Weights.push_back(Weights[0]);
3579
3580       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3581       SI->setMetadata(
3582           LLVMContext::MD_prof,
3583           MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
3584     }
3585   }
3586   SI->addCase(Cst, NewBB);
3587
3588   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
3589   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
3590   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
3591   Builder.CreateBr(SuccBlock);
3592   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
3593   return true;
3594 }
3595
3596 /// The specified branch is a conditional branch.
3597 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
3598 /// fold it into a switch instruction if so.
3599 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
3600                                       const DataLayout &DL) {
3601   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
3602   if (!Cond)
3603     return false;
3604
3605   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
3606   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
3607   // 'setne's and'ed together, collect them.
3608
3609   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
3610   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
3611   // Unpack the result
3612   SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Values = ConstantCompare.Vals;
3613   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
3614   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
3615   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
3616
3617   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
3618   if (!CompVal)
3619     return false;
3620
3621   // Avoid turning single icmps into a switch.
3622   if (UsedICmps <= 1)
3623     return false;
3624
3625   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
3626
3627   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
3628   // instruction can't handle, remove them now.
3629   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
3630   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
3631
3632   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
3633   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
3634   if (ExtraCase && Values.size() < 2)
3635     return false;
3636
3637   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
3638   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
3639
3640   // Figure out which block is which destination.
3641   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
3642   BasicBlock *EdgeBB = BI->getSuccessor(0);
3643   if (!TrueWhenEqual)
3644     std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
3645
3646   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3647
3648   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
3649                << " cases into SWITCH.  BB is:\n"
3650                << *BB);
3651
3652   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
3653   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
3654   // right before the condbr to handle it.
3655   if (ExtraCase) {
3656     BasicBlock *NewBB =
3657         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
3658     // Remove the uncond branch added to the old block.
3659     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
3660     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
3661
3662     if (TrueWhenEqual)
3663       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
3664     else
3665       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
3666
3667     OldTI->eraseFromParent();
3668
3669     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
3670     // for the edge we just added.
3671     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
3672
3673     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
3674                  << "\nEXTRABB = " << *BB);
3675     BB = NewBB;
3676   }
3677
3678   Builder.SetInsertPoint(BI);
3679   // Convert pointer to int before we switch.
3680   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
3681     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
3682         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
3683   }
3684
3685   // Create the new switch instruction now.
3686   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
3687
3688   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
3689   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
3690     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
3691
3692   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
3693   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
3694   // the number of edges added.
3695   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3696     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
3697     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3698     for (unsigned i = 0, e = Values.size() - 1; i != e; ++i)
3699       PN->addIncoming(InVal, BB);
3700   }
3701
3702   // Erase the old branch instruction.
3703   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3704
3705   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
3706   return true;
3707 }
3708
3709 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3710   if (isa<PHINode>(RI->getValue()))
3711     return SimplifyCommonResume(RI);
3712   else if (isa<LandingPadInst>(RI->getParent()->getFirstNonPHI()) &&
3713            RI->getValue() == RI->getParent()->getFirstNonPHI())
3714     // The resume must unwind the exception that caused control to branch here.
3715     return SimplifySingleResume(RI);
3716
3717   return false;
3718 }
3719
3720 // Simplify resume that is shared by several landing pads (phi of landing pad).
3721 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI) {
3722   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3723
3724   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics
3725   // between the phi of landing pads (RI->getValue()) and resume instruction.
3726   BasicBlock::iterator I = cast<Instruction>(RI->getValue())->getIterator(),
3727                        E = RI->getIterator();
3728   while (++I != E)
3729     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3730       return false;
3731
3732   SmallSet<BasicBlock *, 4> TrivialUnwindBlocks;
3733   auto *PhiLPInst = cast<PHINode>(RI->getValue());
3734
3735   // Check incoming blocks to see if any of them are trivial.
3736   for (unsigned Idx = 0, End = PhiLPInst->getNumIncomingValues(); Idx != End;
3737        Idx++) {
3738     auto *IncomingBB = PhiLPInst->getIncomingBlock(Idx);
3739     auto *IncomingValue = PhiLPInst->getIncomingValue(Idx);
3740
3741     // If the block has other successors, we can not delete it because
3742     // it has other dependents.
3743     if (IncomingBB->getUniqueSuccessor() != BB)
3744       continue;
3745
3746     auto *LandingPad = dyn_cast<LandingPadInst>(IncomingBB->getFirstNonPHI());
3747     // Not the landing pad that caused the control to branch here.
3748     if (IncomingValue != LandingPad)
3749       continue;
3750
3751     bool isTrivial = true;
3752
3753     I = IncomingBB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3754     E = IncomingBB->getTerminator()->getIterator();
3755     while (++I != E)
3756       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3757         isTrivial = false;
3758         break;
3759       }
3760
3761     if (isTrivial)
3762       TrivialUnwindBlocks.insert(IncomingBB);
3763   }
3764
3765   // If no trivial unwind blocks, don't do any simplifications.
3766   if (TrivialUnwindBlocks.empty())
3767     return false;
3768
3769   // Turn all invokes that unwind here into calls.
3770   for (auto *TrivialBB : TrivialUnwindBlocks) {
3771     // Blocks that will be simplified should be removed from the phi node.
3772     // Note there could be multiple edges to the resume block, and we need
3773     // to remove them all.
3774     while (PhiLPInst->getBasicBlockIndex(TrivialBB) != -1)
3775       BB->removePredecessor(TrivialBB, true);
3776
3777     for (pred_iterator PI = pred_begin(TrivialBB), PE = pred_end(TrivialBB);
3778          PI != PE;) {
3779       BasicBlock *Pred = *PI++;
3780       removeUnwindEdge(Pred);
3781     }
3782
3783     // In each SimplifyCFG run, only the current processed block can be erased.
3784     // Otherwise, it will break the iteration of SimplifyCFG pass. So instead
3785     // of erasing TrivialBB, we only remove the branch to the common resume
3786     // block so that we can later erase the resume block since it has no
3787     // predecessors.
3788     TrivialBB->getTerminator()->eraseFromParent();
3789     new UnreachableInst(RI->getContext(), TrivialBB);
3790   }
3791
3792   // Delete the resume block if all its predecessors have been removed.
3793   if (pred_empty(BB))
3794     BB->eraseFromParent();
3795
3796   return !TrivialUnwindBlocks.empty();
3797 }
3798
3799 // Simplify resume that is only used by a single (non-phi) landing pad.
3800 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySingleResume(ResumeInst *RI) {
3801   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3802   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
3803   assert(RI->getValue() == LPInst &&
3804          "Resume must unwind the exception that caused control to here");
3805
3806   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
3807   BasicBlock::iterator I = LPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3808   while (++I != E)
3809     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3810       return false;
3811
3812   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
3813   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3814     BasicBlock *Pred = *PI++;
3815     removeUnwindEdge(Pred);
3816   }
3817
3818   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
3819   BB->eraseFromParent();
3820   if (LoopHeaders)
3821     LoopHeaders->erase(BB);
3822   return true;
3823 }
3824
3825 static bool removeEmptyCleanup(CleanupReturnInst *RI) {
3826   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
3827   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
3828   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
3829   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
3830   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
3831   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
3832   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
3833   // simplified.
3834   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3835   CleanupPadInst *CPInst = RI->getCleanupPad();
3836   if (CPInst->getParent() != BB)
3837     // This isn't an empty cleanup.
3838     return false;
3839
3840   // We cannot kill the pad if it has multiple uses.  This typically arises
3841   // from unreachable basic blocks.
3842   if (!CPInst->hasOneUse())
3843     return false;
3844
3845   // Check that there are no other instructions except for benign intrinsics.
3846   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3847   while (++I != E) {
3848     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
3849     if (!II)
3850       return false;
3851
3852     Intrinsic::ID IntrinsicID = II->getIntrinsicID();
3853     switch (IntrinsicID) {
3854     case Intrinsic::dbg_declare:
3855     case Intrinsic::dbg_value:
3856     case Intrinsic::lifetime_end:
3857       break;
3858     default:
3859       return false;
3860     }
3861   }
3862
3863   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this will
3864   // set UnwindDest to nullptr.
3865   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3866   Instruction *DestEHPad = UnwindDest ? UnwindDest->getFirstNonPHI() : nullptr;
3867
3868   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
3869   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
3870   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
3871   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
3872   // are both EH pads).
3873   if (UnwindDest) {
3874     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
3875     // reference the block we are removing
3876     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
3877                               IE = DestEHPad->getIterator();
3878          I != IE; ++I) {
3879       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
3880
3881       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
3882       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
3883       assert(Idx != -1);
3884       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
3885       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
3886       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
3887       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3888       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3889       // pad being removed.
3890       //
3891       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3892       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3893       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3894       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3895       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3896       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3897
3898       // Remove the entry for the block we are deleting.
3899       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3900
3901       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3902         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3903         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3904         // DestPN.
3905         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues();
3906              SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3907           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3908                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3909         }
3910       } else {
3911         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3912         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3913         // predecessors with this value.
3914         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3915           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3916         }
3917       }
3918     }
3919
3920     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3921     Instruction *InsertPt = DestEHPad;
3922     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3923                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3924          I != IE;) {
3925       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3926       // being moved to another block.
3927       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3928       if (PN->use_empty())
3929         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3930         // when we erase BB below.
3931         continue;
3932
3933       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3934       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3935       // must be back edges which inherit the value from the path through
3936       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3937       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3938         if (pred != BB)
3939           PN->addIncoming(PN, pred);
3940       PN->moveBefore(InsertPt);
3941     }
3942   }
3943
3944   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3945     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3946     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3947     if (UnwindDest == nullptr) {
3948       removeUnwindEdge(PredBB);
3949     } else {
3950       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3951       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3952     }
3953   }
3954
3955   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3956   BB->eraseFromParent();
3957   return true;
3958 }
3959
3960 // Try to merge two cleanuppads together.
3961 static bool mergeCleanupPad(CleanupReturnInst *RI) {
3962   // Skip any cleanuprets which unwind to caller, there is nothing to merge
3963   // with.
3964   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3965   if (!UnwindDest)
3966     return false;
3967
3968   // This cleanupret isn't the only predecessor of this cleanuppad, it wouldn't
3969   // be safe to merge without code duplication.
3970   if (UnwindDest->getSinglePredecessor() != RI->getParent())
3971     return false;
3972
3973   // Verify that our cleanuppad's unwind destination is another cleanuppad.
3974   auto *SuccessorCleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(&UnwindDest->front());
3975   if (!SuccessorCleanupPad)
3976     return false;
3977
3978   CleanupPadInst *PredecessorCleanupPad = RI->getCleanupPad();
3979   // Replace any uses of the successor cleanupad with the predecessor pad
3980   // The only cleanuppad uses should be this cleanupret, it's cleanupret and
3981   // funclet bundle operands.
3982   SuccessorCleanupPad->replaceAllUsesWith(PredecessorCleanupPad);
3983   // Remove the old cleanuppad.
3984   SuccessorCleanupPad->eraseFromParent();
3985   // Now, we simply replace the cleanupret with a branch to the unwind
3986   // destination.
3987   BranchInst::Create(UnwindDest, RI->getParent());
3988   RI->eraseFromParent();
3989
3990   return true;
3991 }
3992
3993 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
3994   // It is possible to transiantly have an undef cleanuppad operand because we
3995   // have deleted some, but not all, dead blocks.
3996   // Eventually, this block will be deleted.
3997   if (isa<UndefValue>(RI->getOperand(0)))
3998     return false;
3999
4000   if (mergeCleanupPad(RI))
4001     return true;
4002
4003   if (removeEmptyCleanup(RI))
4004     return true;
4005
4006   return false;
4007 }
4008
4009 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
4010   BasicBlock *BB = RI->getParent();
4011   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
4012     return false;
4013
4014   // Find predecessors that end with branches.
4015   SmallVector<BasicBlock *, 8> UncondBranchPreds;
4016   SmallVector<BranchInst *, 8> CondBranchPreds;
4017   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
4018     BasicBlock *P = *PI;
4019     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
4020     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
4021       if (BI->isUnconditional())
4022         UncondBranchPreds.push_back(P);
4023       else
4024         CondBranchPreds.push_back(BI);
4025     }
4026   }
4027
4028   // If we found some, do the transformation!
4029   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
4030     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
4031       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
4032       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
4033                    << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
4034       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
4035     }
4036
4037     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
4038     if (pred_empty(BB)) {
4039       // We know there are no successors, so just nuke the block.
4040       BB->eraseFromParent();
4041       if (LoopHeaders)
4042         LoopHeaders->erase(BB);
4043     }
4044
4045     return true;
4046   }
4047
4048   // Check out all of the conditional branches going to this return
4049   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
4050   // branch itself into a select/return pair.
4051   while (!CondBranchPreds.empty()) {
4052     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
4053
4054     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
4055     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
4056         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
4057         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
4058       return true;
4059   }
4060   return false;
4061 }
4062
4063 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
4064   BasicBlock *BB = UI->getParent();
4065
4066   bool Changed = false;
4067
4068   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
4069   // be removed, do so.
4070   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
4071     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
4072     --BBI;
4073     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
4074     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
4075     // operations may have this effect.
4076     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4077       break;
4078
4079     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
4080       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
4081         if (SI->isVolatile())
4082           break;
4083       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4084         if (LI->isVolatile())
4085           break;
4086       } else if (auto *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
4087         if (RMWI->isVolatile())
4088           break;
4089       } else if (auto *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
4090         if (CXI->isVolatile())
4091           break;
4092       } else if (isa<CatchPadInst>(BBI)) {
4093         // A catchpad may invoke exception object constructors and such, which
4094         // in some languages can be arbitrary code, so be conservative by
4095         // default.
4096         // For CoreCLR, it just involves a type test, so can be removed.
4097         if (classifyEHPersonality(BB->getParent()->getPersonalityFn()) !=
4098             EHPersonality::CoreCLR)
4099           break;
4100       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
4101                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
4102         break;
4103       }
4104       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
4105       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
4106       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
4107       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
4108     }
4109
4110     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
4111     if (!BBI->use_empty())
4112       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
4113     BBI->eraseFromParent();
4114     Changed = true;
4115   }
4116
4117   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
4118   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
4119   if (&BB->front() != UI)
4120     return Changed;
4121
4122   SmallVector<BasicBlock *, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4123   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
4124     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
4125     IRBuilder<> Builder(TI);
4126     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
4127       if (BI->isUnconditional()) {
4128         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4129           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4130           TI->eraseFromParent();
4131           Changed = true;
4132         }
4133       } else {
4134         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4135           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
4136           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4137         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
4138           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
4139           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4140           Changed = true;
4141         }
4142       }
4143     } else if (auto *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
4144       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;
4145            ++i)
4146         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
4147           BB->removePredecessor(SI->getParent());
4148           SI->removeCase(i);
4149           --i;
4150           --e;
4151           Changed = true;
4152         }
4153     } else if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
4154       if (II->getUnwindDest() == BB) {
4155         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4156         Changed = true;
4157       }
4158     } else if (auto *CSI = dyn_cast<CatchSwitchInst>(TI)) {
4159       if (CSI->getUnwindDest() == BB) {
4160         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4161         Changed = true;
4162         continue;
4163       }
4164
4165       for (CatchSwitchInst::handler_iterator I = CSI->handler_begin(),
4166                                              E = CSI->handler_end();
4167            I != E; ++I) {
4168         if (*I == BB) {
4169           CSI->removeHandler(I);
4170           --I;
4171           --E;
4172           Changed = true;
4173         }
4174       }
4175       if (CSI->getNumHandlers() == 0) {
4176         BasicBlock *CatchSwitchBB = CSI->getParent();
4177         if (CSI->hasUnwindDest()) {
4178           // Redirect preds to the unwind dest
4179           CatchSwitchBB->replaceAllUsesWith(CSI->getUnwindDest());
4180         } else {
4181           // Rewrite all preds to unwind to caller (or from invoke to call).
4182           SmallVector<BasicBlock *, 8> EHPreds(predecessors(CatchSwitchBB));
4183           for (BasicBlock *EHPred : EHPreds)
4184             removeUnwindEdge(EHPred);
4185         }
4186         // The catchswitch is no longer reachable.
4187         new UnreachableInst(CSI->getContext(), CSI);
4188         CSI->eraseFromParent();
4189         Changed = true;
4190       }
4191     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI)) {
4192       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4193       TI->eraseFromParent();
4194       Changed = true;
4195     }
4196   }
4197
4198   // If this block is now dead, remove it.
4199   if (pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
4200     // We know there are no successors, so just nuke the block.
4201     BB->eraseFromParent();
4202     if (LoopHeaders)
4203       LoopHeaders->erase(BB);
4204     return true;
4205   }
4206
4207   return Changed;
4208 }
4209
4210 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
4211   assert(Cases.size() >= 1);
4212
4213   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
4214   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
4215     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
4216       return false;
4217   }
4218   return true;
4219 }
4220
4221 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
4222 /// comparison and branch.
4223 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4224   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4225
4226   bool HasDefault =
4227       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4228
4229   // Partition the cases into two sets with different destinations.
4230   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
4231   BasicBlock *DestB = nullptr;
4232   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesA;
4233   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesB;
4234
4235   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
4236     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
4237     if (!DestA)
4238       DestA = Dest;
4239     if (Dest == DestA) {
4240       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
4241       continue;
4242     }
4243     if (!DestB)
4244       DestB = Dest;
4245     if (Dest == DestB) {
4246       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
4247       continue;
4248     }
4249     return false; // More than two destinations.
4250   }
4251
4252   assert(DestA && DestB &&
4253          "Single-destination switch should have been folded.");
4254   assert(DestA != DestB);
4255   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
4256   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
4257   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
4258
4259   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
4260   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
4261   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
4262   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
4263   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
4264     ContiguousCases = &CasesA;
4265     ContiguousDest = DestA;
4266     OtherDest = DestB;
4267   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
4268     ContiguousCases = &CasesB;
4269     ContiguousDest = DestB;
4270     OtherDest = DestA;
4271   } else
4272     return false;
4273
4274   // Start building the compare and branch.
4275
4276   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
4277   Constant *NumCases =
4278       ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
4279
4280   Value *Sub = SI->getCondition();
4281   if (!Offset->isNullValue())
4282     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
4283
4284   Value *Cmp;
4285   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
4286   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
4287     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
4288   else
4289     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
4290   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
4291
4292   // Update weight for the newly-created conditional branch.
4293   if (HasBranchWeights(SI)) {
4294     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4295     GetBranchWeights(SI, Weights);
4296     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
4297       uint64_t TrueWeight = 0;
4298       uint64_t FalseWeight = 0;
4299       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
4300         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
4301           TrueWeight += Weights[I];
4302         else
4303           FalseWeight += Weights[I];
4304       }
4305       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
4306         TrueWeight /= 2;
4307         FalseWeight /= 2;
4308       }
4309       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4310                          MDBuilder(SI->getContext())
4311                              .createBranchWeights((uint32_t)TrueWeight,
4312                                                   (uint32_t)FalseWeight));
4313     }
4314   }
4315
4316   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
4317   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4318     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
4319     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest())
4320       ++PreviousEdges;
4321     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4322       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4323   }
4324   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4325     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
4326     if (OtherDest == SI->getDefaultDest())
4327       ++PreviousEdges;
4328     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4329       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4330   }
4331
4332   // Drop the switch.
4333   SI->eraseFromParent();
4334
4335   return true;
4336 }
4337
4338 /// Compute masked bits for the condition of a switch
4339 /// and use it to remove dead cases.
4340 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
4341                                      const DataLayout &DL) {
4342   Value *Cond = SI->getCondition();
4343   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
4344   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
4345   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
4346
4347   // We can also eliminate cases by determining that their values are outside of
4348   // the limited range of the condition based on how many significant (non-sign)
4349   // bits are in the condition value.
4350   unsigned ExtraSignBits = ComputeNumSignBits(Cond, DL, 0, AC, SI) - 1;
4351   unsigned MaxSignificantBitsInCond = Bits - ExtraSignBits;
4352
4353   // Gather dead cases.
4354   SmallVector<ConstantInt *, 8> DeadCases;
4355   for (auto &Case : SI->cases()) {
4356     APInt CaseVal = Case.getCaseValue()->getValue();
4357     if ((CaseVal & KnownZero) != 0 || (CaseVal & KnownOne) != KnownOne ||
4358         (CaseVal.getMinSignedBits() > MaxSignificantBitsInCond)) {
4359       DeadCases.push_back(Case.getCaseValue());
4360       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case " << CaseVal << " is dead.\n");
4361     }
4362   }
4363
4364   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the
4365   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some
4366   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
4367   // number of possible unique case values.
4368   bool HasDefault =
4369       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4370   const unsigned NumUnknownBits =
4371       Bits - (KnownZero.Or(KnownOne)).countPopulation();
4372   assert(NumUnknownBits <= Bits);
4373   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
4374       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&
4375       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
4376     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
4377     BasicBlock *NewDefault =
4378         SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(), SI->getParent(), "");
4379     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
4380     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
4381     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
4382     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
4383     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
4384     return true;
4385   }
4386
4387   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4388   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
4389   if (HasWeight) {
4390     GetBranchWeights(SI, Weights);
4391     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
4392   }
4393
4394   // Remove dead cases from the switch.
4395   for (ConstantInt *DeadCase : DeadCases) {
4396     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCase);
4397     assert(Case != SI->case_default() &&
4398            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
4399     if (HasWeight) {
4400       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex() + 1], Weights.back());
4401       Weights.pop_back();
4402     }
4403
4404     // Prune unused values from PHI nodes.
4405     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
4406     SI->removeCase(Case);
4407   }
4408   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
4409     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
4410     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4411                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
4412                         .createBranchWeights(MDWeights));
4413   }
4414
4415   return !DeadCases.empty();
4416 }
4417
4418 /// If BB would be eligible for simplification by
4419 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
4420 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
4421 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
4422 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
4423 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
4424                                               BasicBlock *BB, int *PhiIndex) {
4425   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
4426     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
4427   if (!BB->getSinglePredecessor())
4428     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
4429
4430   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4431   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
4432     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
4433
4434   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
4435
4436   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
4437   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4438     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
4439     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
4440
4441     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
4442     if (InValue != CaseValue)
4443       continue;
4444
4445     *PhiIndex = Idx;
4446     return PHI;
4447   }
4448
4449   return nullptr;
4450 }
4451
4452 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
4453 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
4454 /// blocks of the switch can be folded away.
4455 /// Returns true if a change is made.
4456 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
4457   typedef DenseMap<PHINode *, SmallVector<int, 4>> ForwardingNodesMap;
4458   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
4459
4460   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E;
4461        ++I) {
4462     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
4463     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
4464
4465     int PhiIndex;
4466     PHINode *PHI =
4467         FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest, &PhiIndex);
4468     if (!PHI)
4469       continue;
4470
4471     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
4472   }
4473
4474   bool Changed = false;
4475
4476   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
4477                                     E = ForwardingNodes.end();
4478        I != E; ++I) {
4479     PHINode *Phi = I->first;
4480     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
4481
4482     if (Indexes.size() < 2)
4483       continue;
4484
4485     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
4486       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
4487     Changed = true;
4488   }
4489
4490   return Changed;
4491 }
4492
4493 /// Return true if the backend will be able to handle
4494 /// initializing an array of constants like C.
4495 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C, const TargetTransformInfo &TTI) {
4496   if (C->isThreadDependent())
4497     return false;
4498   if (C->isDLLImportDependent())
4499     return false;
4500
4501   if (!isa<ConstantFP>(C) && !isa<ConstantInt>(C) &&
4502       !isa<ConstantPointerNull>(C) && !isa<GlobalValue>(C) &&
4503       !isa<UndefValue>(C) && !isa<ConstantExpr>(C))
4504     return false;
4505
4506   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
4507     if (!CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing())
4508       return false;
4509     if (!ValidLookupTableConstant(CE->getOperand(0), TTI))
4510       return false;
4511   }
4512
4513   if (!TTI.shouldBuildLookupTablesForConstant(C))
4514     return false;
4515
4516   return true;
4517 }
4518
4519 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
4520 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
4521 static Constant *
4522 LookupConstant(Value *V,
4523                const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4524   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4525     return C;
4526   return ConstantPool.lookup(V);
4527 }
4528
4529 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
4530 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
4531 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
4532 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
4533 static Constant *
4534 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
4535              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4536   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
4537     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
4538     if (!A)
4539       return nullptr;
4540     if (A->isAllOnesValue())
4541       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
4542     if (A->isNullValue())
4543       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
4544     return nullptr;
4545   }
4546
4547   SmallVector<Constant *, 4> COps;
4548   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
4549     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
4550       COps.push_back(A);
4551     else
4552       return nullptr;
4553   }
4554
4555   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
4556     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
4557                                            COps[1], DL);
4558   }
4559
4560   return ConstantFoldInstOperands(I, COps, DL);
4561 }
4562
4563 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
4564 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
4565 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
4566 /// case), of a switch instruction SI.
4567 static bool
4568 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
4569                BasicBlock **CommonDest,
4570                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
4571                const DataLayout &DL, const TargetTransformInfo &TTI) {
4572   // The block from which we enter the common destination.
4573   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
4574
4575   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
4576   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
4577   SmallDenseMap<Value *, Constant *> ConstantPool;
4578   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
4579   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
4580        ++I) {
4581     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
4582       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
4583       if (T->getNumSuccessors() != 1 || T->isExceptional())
4584         return false;
4585       Pred = CaseDest;
4586       CaseDest = T->getSuccessor(0);
4587     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
4588       // Skip debug intrinsic.
4589       continue;
4590     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
4591       // Instruction is side-effect free and constant.
4592
4593       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
4594       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
4595       // no longer dominate all its uses.
4596       for (auto &Use : I->uses()) {
4597         User *User = Use.getUser();
4598         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
4599           if (I->getParent() == CaseDest)
4600             continue;
4601         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
4602           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
4603             continue;
4604         return false;
4605       }
4606
4607       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
4608     } else {
4609       break;
4610     }
4611   }
4612
4613   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
4614   if (!*CommonDest)
4615     *CommonDest = CaseDest;
4616   // If the destination isn't the common one, abort.
4617   if (CaseDest != *CommonDest)
4618     return false;
4619
4620   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
4621   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
4622   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4623     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
4624     if (Idx == -1)
4625       continue;
4626
4627     Constant *ConstVal =
4628         LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx), ConstantPool);
4629     if (!ConstVal)
4630       return false;
4631
4632     // Be conservative about which kinds of constants we support.
4633     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal, TTI))
4634       return false;
4635
4636     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
4637   }
4638
4639   return Res.size() > 0;
4640 }
4641
4642 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
4643 // Result.
4644 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
4645                             SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4646                             Constant *Result) {
4647   for (auto &I : UniqueResults) {
4648     if (I.first == Result) {
4649       I.second.push_back(CaseVal);
4650       return;
4651     }
4652   }
4653   UniqueResults.push_back(
4654       std::make_pair(Result, SmallVector<ConstantInt *, 4>(1, CaseVal)));
4655 }
4656
4657 // Helper function that initializes a map containing
4658 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
4659 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
4660 // there is not a common destination block for the switch.
4661 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
4662                                   BasicBlock *&CommonDest,
4663                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4664                                   Constant *&DefaultResult,
4665                                   const DataLayout &DL,
4666                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
4667   for (auto &I : SI->cases()) {
4668     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
4669
4670     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4671     SwitchCaseResultsTy Results;
4672     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
4673                         DL, TTI))
4674       return false;
4675
4676     // Only one value per case is permitted
4677     if (Results.size() > 1)
4678       return false;
4679     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
4680
4681     // Check the PHI consistency.
4682     if (!PHI)
4683       PHI = Results[0].first;
4684     else if (PHI != Results[0].first)
4685       return false;
4686   }
4687   // Find the default result value.
4688   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
4689   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
4690   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
4691                  DL, TTI);
4692   // If the default value is not found abort unless the default destination
4693   // is unreachable.
4694   DefaultResult =
4695       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
4696   if ((!DefaultResult &&
4697        !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
4698     return false;
4699
4700   return true;
4701 }
4702
4703 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
4704 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
4705 // Example:
4706 // switch (a) {
4707 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
4708 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
4709 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
4710 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
4711 //   default:
4712 //     return 4;
4713 // }
4714 static Value *ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
4715                                    Constant *DefaultResult, Value *Condition,
4716                                    IRBuilder<> &Builder) {
4717   assert(ResultVector.size() == 2 &&
4718          "We should have exactly two unique results at this point");
4719   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
4720   // select or a two-way select if default is possible.
4721   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
4722       ResultVector[1].second.size() == 1) {
4723     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
4724     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
4725
4726     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
4727     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
4728     if (DefaultCanTrigger) {
4729       Value *const ValueCompare =
4730           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
4731       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
4732                                          DefaultResult, "switch.select");
4733     }
4734     Value *const ValueCompare =
4735         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
4736     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first,
4737                                 SelectValue, "switch.select");
4738   }
4739
4740   return nullptr;
4741 }
4742
4743 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
4744 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
4745 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
4746                                               Value *SelectValue,
4747                                               IRBuilder<> &Builder) {
4748   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
4749   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
4750     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
4751   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
4752
4753   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
4754
4755   // Remove the switch.
4756   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4757     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4758
4759     if (Succ == PHI->getParent())
4760       continue;
4761     Succ->removePredecessor(SelectBB);
4762   }
4763   SI->eraseFromParent();
4764 }
4765
4766 /// If the switch is only used to initialize one or more
4767 /// phi nodes in a common successor block with only two different
4768 /// constant values, replace the switch with select.
4769 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4770                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
4771                            const TargetTransformInfo &TTI) {
4772   Value *const Cond = SI->getCondition();
4773   PHINode *PHI = nullptr;
4774   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4775   Constant *DefaultResult;
4776   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
4777   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
4778   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
4779                              DL, TTI))
4780     return false;
4781   // Selects choose between maximum two values.
4782   if (UniqueResults.size() != 2)
4783     return false;
4784   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
4785
4786   Builder.SetInsertPoint(SI);
4787   Value *SelectValue =
4788       ConvertTwoCaseSwitch(UniqueResults, DefaultResult, Cond, Builder);
4789   if (SelectValue) {
4790     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
4791     return true;
4792   }
4793   // The switch couldn't be converted into a select.
4794   return false;
4795 }
4796
4797 namespace {
4798
4799 /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
4800 class SwitchLookupTable {
4801 public:
4802   /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
4803   /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
4804   SwitchLookupTable(
4805       Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4806       const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4807       Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
4808
4809   /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
4810   /// the position given by Index in the lookup table.
4811   Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
4812
4813   /// Return true if a table with TableSize elements of
4814   /// type ElementType would fit in a target-legal register.
4815   static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
4816                                  Type *ElementType);
4817
4818 private:
4819   // Depending on the contents of the table, it can be represented in
4820   // different ways.
4821   enum {
4822     // For tables where each element contains the same value, we just have to
4823     // store that single value and return it for each lookup.
4824     SingleValueKind,
4825
4826     // For tables where there is a linear relationship between table index
4827     // and values. We calculate the result with a simple multiplication
4828     // and addition instead of a table lookup.
4829     LinearMapKind,
4830
4831     // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
4832     // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
4833     // shift and mask operations.
4834     BitMapKind,
4835
4836     // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
4837     // instructions from the table.
4838     ArrayKind
4839   } Kind;
4840
4841   // For SingleValueKind, this is the single value.
4842   Constant *SingleValue;
4843
4844   // For BitMapKind, this is the bitmap.
4845   ConstantInt *BitMap;
4846   IntegerType *BitMapElementTy;
4847
4848   // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
4849   ConstantInt *LinearOffset;
4850   ConstantInt *LinearMultiplier;
4851
4852   // For ArrayKind, this is the array.
4853   GlobalVariable *Array;
4854 };
4855
4856 } // end anonymous namespace
4857
4858 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
4859     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4860     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4861     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
4862     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
4863       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
4864   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
4865   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
4866
4867   // If all values in the table are equal, this is that value.
4868   SingleValue = Values.begin()->second;
4869
4870   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
4871
4872   // Build up the table contents.
4873   SmallVector<Constant *, 64> TableContents(TableSize);
4874   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
4875     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
4876     Constant *CaseRes = Values[I].second;
4877     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
4878
4879     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue()).getLimitedValue();
4880     TableContents[Idx] = CaseRes;
4881
4882     if (CaseRes != SingleValue)
4883       SingleValue = nullptr;
4884   }
4885
4886   // Fill in any holes in the table with the default result.
4887   if (Values.size() < TableSize) {
4888     assert(DefaultValue &&
4889            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
4890     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
4891     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4892       if (!TableContents[I])
4893         TableContents[I] = DefaultValue;
4894     }
4895
4896     if (DefaultValue != SingleValue)
4897       SingleValue = nullptr;
4898   }
4899
4900   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
4901   // that single value.
4902   if (SingleValue) {
4903     Kind = SingleValueKind;
4904     return;
4905   }
4906
4907   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
4908   // table index.
4909   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
4910     bool LinearMappingPossible = true;
4911     APInt PrevVal;
4912     APInt DistToPrev;
4913     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
4914     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
4915     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4916       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
4917       if (!ConstVal) {
4918         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
4919         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
4920         LinearMappingPossible = false;
4921         break;
4922       }
4923       APInt Val = ConstVal->getValue();
4924       if (I != 0) {
4925         APInt Dist = Val - PrevVal;
4926         if (I == 1) {
4927           DistToPrev = Dist;
4928         } else if (Dist != DistToPrev) {
4929           LinearMappingPossible = false;
4930           break;
4931         }
4932       }
4933       PrevVal = Val;
4934     }
4935     if (LinearMappingPossible) {
4936       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
4937       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
4938       Kind = LinearMapKind;
4939       ++NumLinearMaps;
4940       return;
4941     }
4942   }
4943
4944   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
4945   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
4946     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
4947     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
4948     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
4949       TableInt <<= IT->getBitWidth();
4950       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
4951       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
4952         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
4953         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
4954       }
4955     }
4956     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
4957     BitMapElementTy = IT;
4958     Kind = BitMapKind;
4959     ++NumBitMaps;
4960     return;
4961   }
4962
4963   // Store the table in an array.
4964   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
4965   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
4966
4967   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/true,
4968                              GlobalVariable::PrivateLinkage, Initializer,
4969                              "switch.table");
4970   Array->setUnnamedAddr(GlobalValue::UnnamedAddr::Global);
4971   Kind = ArrayKind;
4972 }
4973
4974 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
4975   switch (Kind) {
4976   case SingleValueKind:
4977     return SingleValue;
4978   case LinearMapKind: {
4979     // Derive the result value from the input value.
4980     Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4981                                           false, "switch.idx.cast");
4982     if (!LinearMultiplier->isOne())
4983       Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4984     if (!LinearOffset->isZero())
4985       Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4986     return Result;
4987   }
4988   case BitMapKind: {
4989     // Type of the bitmap (e.g. i59).
4990     IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4991
4992     // Cast Index to the same type as the bitmap.
4993     // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4994     // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4995     Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4996
4997     // Multiply the shift amount by the element width.
4998     ShiftAmt = Builder.CreateMul(
4999         ShiftAmt, ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
5000         "switch.shiftamt");
5001
5002     // Shift down.
5003     Value *DownShifted =
5004         Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt, "switch.downshift");
5005     // Mask off.
5006     return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy, "switch.masked");
5007   }
5008   case ArrayKind: {
5009     // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
5010     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
5011     uint64_t TableSize =
5012         Array->getInitializer()->getType()->getArrayNumElements();
5013     if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
5014       Index = Builder.CreateZExt(
5015           Index, IntegerType::get(IT->getContext(), IT->getBitWidth() + 1),
5016           "switch.tableidx.zext");
5017
5018     Value *GEPIndices[] = {Builder.getInt32(0), Index};
5019     Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
5020                                            GEPIndices, "switch.gep");
5021     return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
5022   }
5023   }
5024   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
5025 }
5026
5027 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
5028                                            uint64_t TableSize,
5029                                            Type *ElementType) {
5030   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
5031   if (!IT)
5032     return false;
5033   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
5034   // are <= 15, we could try to narrow the type.
5035
5036   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
5037   if (TableSize >= UINT_MAX / IT->getBitWidth())
5038     return false;
5039   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
5040 }
5041
5042 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
5043 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
5044 static bool
5045 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
5046                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
5047                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
5048   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
5049     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
5050
5051   bool AllTablesFitInRegister = true;
5052   bool HasIllegalType = false;
5053   for (const auto &I : ResultTypes) {
5054     Type *Ty = I.second;
5055
5056     // Saturate this flag to true.
5057     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
5058
5059     // Saturate this flag to false.
5060     AllTablesFitInRegister =
5061         AllTablesFitInRegister &&
5062         SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
5063
5064     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
5065     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
5066     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
5067     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
5068       break;
5069   }
5070
5071   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
5072   if (AllTablesFitInRegister)
5073     return true;
5074
5075   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
5076   if (HasIllegalType)
5077     return false;
5078
5079   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
5080   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
5081   // FIXME: Find the best cut-off.
5082   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
5083 }
5084
5085 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
5086 /// \code
5087 ///     if (idx < tablesize)
5088 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
5089 ///     else
5090 ///        r = default_value;
5091 ///     if (r != default_value)
5092 ///        ...
5093 /// \endcode
5094 /// Is optimized to:
5095 /// \code
5096 ///     cond = idx < tablesize;
5097 ///     if (cond)
5098 ///        r = table[idx];
5099 ///     else
5100 ///        r = default_value;
5101 ///     if (cond)
5102 ///        ...
5103 /// \endcode
5104 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
5105 static void reuseTableCompare(
5106     User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock, BranchInst *RangeCheckBranch,
5107     Constant *DefaultValue,
5108     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values) {
5109
5110   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
5111   if (!CmpInst)
5112     return;
5113
5114   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
5115   // threading can do its work afterwards.
5116   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
5117     return;
5118
5119   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
5120   if (!CmpOp1)
5121     return;
5122
5123   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
5124   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
5125   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
5126
5127   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
5128   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5129                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
5130   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
5131     return;
5132
5133   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
5134   // compare result.
5135   for (auto ValuePair : Values) {
5136     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5137                                                 ValuePair.second, CmpOp1, true);
5138     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
5139       return;
5140     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
5141            "Expect true or false as compare result.");
5142   }
5143
5144   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
5145   // dominance check, but sufficient for our needs.
5146   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
5147   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
5148   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
5149   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
5150     BasicBlock *Pred = *PI;
5151     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
5152       return;
5153   }
5154
5155   if (DefaultConst == FalseConst) {
5156     // The compare yields the same result. We can replace it.
5157     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
5158     ++NumTableCmpReuses;
5159   } else {
5160     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
5161     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(
5162         RangeCmp, ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
5163         RangeCheckBranch);
5164     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
5165     ++NumTableCmpReuses;
5166   }
5167 }
5168
5169 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
5170 /// successor block with different constant values, replace the switch with
5171 /// lookup tables.
5172 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5173                                 const DataLayout &DL,
5174                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
5175   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
5176
5177   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
5178   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
5179     return false;
5180
5181   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
5182   // split off a dense part and build a lookup table for that.
5183
5184   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
5185   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
5186   // string and lookup indices into that.
5187
5188   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make
5189   // them
5190   // faster, so we don't analyze them.
5191   if (SI->getNumCases() < 3)
5192     return false;
5193
5194   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
5195   // common destination, as well as the min and max case values.
5196   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
5197   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
5198   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
5199   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
5200
5201   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
5202   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt *, Constant *>, 4> ResultListTy;
5203   SmallDenseMap<PHINode *, ResultListTy> ResultLists;
5204   SmallDenseMap<PHINode *, Constant *> DefaultResults;
5205   SmallDenseMap<PHINode *, Type *> ResultTypes;
5206   SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
5207
5208   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
5209     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
5210     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
5211       MinCaseVal = CaseVal;
5212     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
5213       MaxCaseVal = CaseVal;
5214
5215     // Resulting value at phi nodes for this case value.
5216     typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> ResultsTy;
5217     ResultsTy Results;
5218     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
5219                         Results, DL, TTI))
5220       return false;
5221
5222     // Append the result from this case to the list for each phi.
5223     for (const auto &I : Results) {
5224       PHINode *PHI = I.first;
5225       Constant *Value = I.second;
5226       if (!ResultLists.count(PHI))
5227         PHIs.push_back(PHI);
5228       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
5229     }
5230   }
5231
5232   // Keep track of the result types.
5233   for (PHINode *PHI : PHIs) {
5234     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
5235   }
5236
5237   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
5238   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
5239   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
5240   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
5241
5242   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
5243   // or a bitmask that fits in a register.
5244   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> DefaultResultsList;
5245   bool HasDefaultResults =
5246       GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest,
5247                      DefaultResultsList, DL, TTI);
5248
5249   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
5250   if (NeedMask) {
5251     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
5252     if (SI->getNumCases() < 4) // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
5253       return false;
5254     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
5255       return false;
5256   }
5257
5258   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
5259     PHINode *PHI = I.first;
5260     Constant *Result = I.second;
5261     DefaultResults[PHI] = Result;
5262   }
5263
5264   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
5265     return false;
5266
5267   // Create the BB that does the lookups.
5268   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
5269   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(
5270       Mod.getContext(), "switch.lookup", CommonDest->getParent(), CommonDest);
5271
5272   // Compute the table index value.
5273   Builder.SetInsertPoint(SI);
5274   Value *TableIndex =
5275       Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal, "switch.tableidx");
5276
5277   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
5278   // switching upon.
5279   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5280   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
5281   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
5282          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
5283          "representable value of its input integer type's size.");
5284
5285   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
5286   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
5287   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
5288   const bool DefaultIsReachable =
5289       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
5290   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
5291   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
5292
5293   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5294     Builder.CreateBr(LookupBB);
5295     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
5296     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
5297   } else {
5298     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(
5299         TableIndex, ConstantInt::get(MinCaseVal->getType(), TableSize));
5300     RangeCheckBranch =
5301         Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5302   }
5303
5304   // Populate the BB that does the lookups.
5305   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5306
5307   if (NeedMask) {
5308     // Before doing the lookup we do the hole check.
5309     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
5310     // and we create a new LookupBB.
5311     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
5312     MaskBB->setName("switch.hole_check");
5313     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(), "switch.lookup",
5314                                   CommonDest->getParent(), CommonDest);
5315
5316     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
5317     // unnecessary illegal types.
5318     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
5319     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
5320     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
5321     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
5322     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
5323     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
5324       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() - MinCaseVal->getValue())
5325                          .getLimitedValue();
5326       MaskInt |= One << Idx;
5327     }
5328     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
5329
5330     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
5331     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
5332     // else continue with table lookup.
5333     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
5334     Value *MaskIndex =
5335         Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy, "switch.maskindex");
5336     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex, "switch.shifted");
5337     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(
5338         Shifted, Type::getInt1Ty(Mod.getContext()), "switch.lobit");
5339     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5340
5341     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5342     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
5343   }
5344
5345   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5346     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
5347     // do not delete PHINodes here.
5348     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
5349                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
5350   }
5351
5352   bool ReturnedEarly = false;
5353   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
5354     PHINode *PHI = PHIs[I];
5355     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
5356
5357     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
5358     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
5359     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
5360
5361     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
5362
5363     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
5364     // do that right here.
5365     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
5366         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
5367       Builder.CreateRet(Result);
5368       ReturnedEarly = true;
5369       break;
5370     }
5371
5372     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
5373     // possible.
5374     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
5375       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
5376       // Search for compare instructions which use the phi.
5377       for (auto *User : PHI->users()) {
5378         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
5379       }
5380     }
5381
5382     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
5383   }
5384
5385   if (!ReturnedEarly)
5386     Builder.CreateBr(CommonDest);
5387
5388   // Remove the switch.
5389   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
5390     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
5391
5392     if (Succ == SI->getDefaultDest())
5393       continue;
5394     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
5395   }
5396   SI->eraseFromParent();
5397
5398   ++NumLookupTables;
5399   if (NeedMask)
5400     ++NumLookupTablesHoles;
5401   return true;
5402 }
5403
5404 static bool isSwitchDense(ArrayRef<int64_t> Values) {
5405   // See also SelectionDAGBuilder::isDense(), which this function was based on.
5406   uint64_t Diff = (uint64_t)Values.back() - (uint64_t)Values.front();
5407   uint64_t Range = Diff + 1;
5408   uint64_t NumCases = Values.size();
5409   // 40% is the default density for building a jump table in optsize/minsize mode.
5410   uint64_t MinDensity = 40;
5411
5412   return NumCases * 100 >= Range * MinDensity;
5413 }
5414
5415 // Try and transform a switch that has "holes" in it to a contiguous sequence
5416 // of cases.
5417 //
5418 // A switch such as: switch(i) {case 5: case 9: case 13: case 17:} can be
5419 // range-reduced to: switch ((i-5) / 4) {case 0: case 1: case 2: case 3:}.
5420 //
5421 // This converts a sparse switch into a dense switch which allows better
5422 // lowering and could also allow transforming into a lookup table.
5423 static bool ReduceSwitchRange(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5424                               const DataLayout &DL,
5425                               const TargetTransformInfo &TTI) {
5426   auto *CondTy = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5427   if (CondTy->getIntegerBitWidth() > 64 ||
5428       !DL.fitsInLegalInteger(CondTy->getIntegerBitWidth()))
5429     return false;
5430   // Only bother with this optimization if there are more than 3 switch cases;
5431   // SDAG will only bother creating jump tables for 4 or more cases.
5432   if (SI->getNumCases() < 4)
5433     return false;
5434
5435   // This transform is agnostic to the signedness of the input or case values. We
5436   // can treat the case values as signed or unsigned. We can optimize more common
5437   // cases such as a sequence crossing zero {-4,0,4,8} if we interpret case values
5438   // as signed.
5439   SmallVector<int64_t,4> Values;
5440   for (auto &C : SI->cases())
5441     Values.push_back(C.getCaseValue()->getValue().getSExtValue());
5442   std::sort(Values.begin(), Values.end());
5443
5444   // If the switch is already dense, there's nothing useful to do here.
5445   if (isSwitchDense(Values))
5446     return false;
5447
5448   // First, transform the values such that they start at zero and ascend.
5449   int64_t Base = Values[0];
5450   for (auto &V : Values)
5451     V -= Base;
5452
5453   // Now we have signed numbers that have been shifted so that, given enough
5454   // precision, there are no negative values. Since the rest of the transform
5455   // is bitwise only, we switch now to an unsigned representation.
5456   uint64_t GCD = 0;
5457   for (auto &V : Values)
5458     GCD = GreatestCommonDivisor64(GCD, (uint64_t)V);
5459
5460   // This transform can be done speculatively because it is so cheap - it results
5461   // in a single rotate operation being inserted. This can only happen if the
5462   // factor extracted is a power of 2.
5463   // FIXME: If the GCD is an odd number we can multiply by the multiplicative
5464   // inverse of GCD and then perform this transform.
5465   // FIXME: It's possible that optimizing a switch on powers of two might also
5466   // be beneficial - flag values are often powers of two and we could use a CLZ
5467   // as the key function.
5468   if (GCD <= 1 || !isPowerOf2_64(GCD))
5469     // No common divisor found or too expensive to compute key function.
5470     return false;
5471
5472   unsigned Shift = Log2_64(GCD);
5473   for (auto &V : Values)
5474     V = (int64_t)((uint64_t)V >> Shift);
5475
5476   if (!isSwitchDense(Values))
5477     // Transform didn't create a dense switch.
5478     return false;
5479
5480   // The obvious transform is to shift the switch condition right and emit a
5481   // check that the condition actually cleanly divided by GCD, i.e.
5482   //   C & (1 << Shift - 1) == 0
5483   // inserting a new CFG edge to handle the case where it didn't divide cleanly.
5484   //
5485   // A cheaper way of doing this is a simple ROTR(C, Shift). This performs the
5486   // shift and puts the shifted-off bits in the uppermost bits. If any of these
5487   // are nonzero then the switch condition will be very large and will hit the
5488   // default case.
5489
5490   auto *Ty = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5491   Builder.SetInsertPoint(SI);
5492   auto *ShiftC = ConstantInt::get(Ty, Shift);
5493   auto *Sub = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), ConstantInt::get(Ty, Base));
5494   auto *LShr = Builder.CreateLShr(Sub, ShiftC);
5495   auto *Shl = Builder.CreateShl(Sub, Ty->getBitWidth() - Shift);
5496   auto *Rot = Builder.CreateOr(LShr, Shl);
5497   SI->replaceUsesOfWith(SI->getCondition(), Rot);
5498
5499   for (SwitchInst::CaseIt C = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); C != E;
5500        ++C) {
5501     auto *Orig = C.getCaseValue();
5502     auto Sub = Orig->getValue() - APInt(Ty->getBitWidth(), Base);
5503     C.setValue(
5504         cast<ConstantInt>(ConstantInt::get(Ty, Sub.lshr(ShiftC->getValue()))));
5505   }
5506   return true;
5507 }
5508
5509 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
5510   BasicBlock *BB = SI->getParent();
5511
5512   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
5513     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5514     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
5515     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5516       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
5517         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5518
5519     Value *Cond = SI->getCondition();
5520     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
5521       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
5522         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5523
5524     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
5525     // away into any preds.
5526     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
5527     // Ignore dbg intrinsics.
5528     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
5529       ++BBI;
5530     if (SI == &*BBI)
5531       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
5532         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5533   }
5534
5535   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
5536   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
5537     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5538
5539   // Remove unreachable cases.
5540   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
5541     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5542
5543   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL, TTI))
5544     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5545
5546   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
5547     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5548
5549   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
5550     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5551
5552   if (ReduceSwitchRange(SI, Builder, DL, TTI))
5553     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5554
5555   return false;
5556 }
5557
5558 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
5559   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
5560   bool Changed = false;
5561
5562   // Eliminate redundant destinations.
5563   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
5564   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
5565     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
5566     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
5567       Dest->removePredecessor(BB);
5568       IBI->removeDestination(i);
5569       --i;
5570       --e;
5571       Changed = true;
5572     }
5573   }
5574
5575   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
5576     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
5577     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
5578     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5579     return true;
5580   }
5581
5582   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
5583     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
5584     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
5585     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5586     return true;
5587   }
5588
5589   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
5590     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
5591       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5592   }
5593   return Changed;
5594 }
5595
5596 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
5597 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
5598 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
5599 /// a shared handler.
5600 ///
5601 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
5602 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
5603 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
5604 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
5605 /// sinking in this file)
5606 ///
5607 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
5608 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
5609 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
5610 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
5611 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
5612 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
5613 ///
5614 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
5615 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
5616 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
5617 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
5618                                  BasicBlock *BB) {
5619   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
5620   assert(Succ);
5621   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
5622   // a phi into the merged landing pad block.
5623   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
5624     return false;
5625
5626   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
5627     if (BB == OtherPred)
5628       continue;
5629     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
5630     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
5631     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
5632       continue;
5633     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5634     }
5635     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
5636     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
5637       continue;
5638
5639     // We've found an identical block.  Update our predecessors to take that
5640     // path instead and make ourselves dead.
5641     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
5642     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
5643     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
5644       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
5645       assert(II->getNormalDest() != BB && II->getUnwindDest() == BB &&
5646              "unexpected successor");
5647       II->setUnwindDest(OtherPred);
5648     }
5649
5650     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
5651     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
5652     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end(); I != E;) {
5653       Instruction &Inst = *I;
5654       I++;
5655       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
5656         Inst.eraseFromParent();
5657     }
5658
5659     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
5660     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
5661     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
5662       Succ->removePredecessor(BB);
5663     }
5664
5665     IRBuilder<> Builder(BI);
5666     Builder.CreateUnreachable();
5667     BI->eraseFromParent();
5668     return true;
5669   }
5670   return false;
5671 }
5672
5673 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI,
5674                                           IRBuilder<> &Builder) {
5675   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5676
5677   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
5678     return true;
5679
5680   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
5681   // if LoopHeader is provided, check if the block is a loop header
5682   // (This is for early invocations before loop simplify and vectorization
5683   // to keep canonical loop forms for nested loops.
5684   // These blocks can be eliminated when the pass is invoked later
5685   // in the back-end.)
5686   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
5687   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
5688       (!LoopHeaders || !LoopHeaders->count(BB)) &&
5689       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
5690     return true;
5691
5692   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
5693   // against a constant, try to simplify the block.
5694   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
5695     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
5696       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
5697         ;
5698       if (I->isTerminator() &&
5699           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
5700                                                 BonusInstThreshold, AC))
5701         return true;
5702     }
5703
5704   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
5705   // equivalent.
5706   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
5707     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5708     }
5709     if (I->isTerminator() && TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
5710       return true;
5711   }
5712
5713   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5714   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
5715   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
5716   // for PHI nodes in common successor.
5717   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5718     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5719   return false;
5720 }
5721
5722 static BasicBlock *allPredecessorsComeFromSameSource(BasicBlock *BB) {
5723   BasicBlock *PredPred = nullptr;
5724   for (auto *P : predecessors(BB)) {
5725     BasicBlock *PPred = P->getSinglePredecessor();
5726     if (!PPred || (PredPred && PredPred != PPred))
5727       return nullptr;
5728     PredPred = PPred;
5729   }
5730   return PredPred;
5731 }
5732
5733 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
5734   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5735
5736   // Conditional branch
5737   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
5738     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5739     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
5740     // switch.
5741     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5742       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
5743         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5744
5745     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
5746     // Ignore dbg intrinsics.
5747     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
5748     // Ignore dbg intrinsics.
5749     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5750       ++I;
5751     if (&*I == BI) {
5752       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5753         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5754     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
5755       ++I;
5756       // Ignore dbg intrinsics.
5757       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5758         ++I;
5759       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5760         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5761     }
5762   }
5763
5764   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
5765   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
5766     return true;
5767
5768   // If this basic block has a single dominating predecessor block and the
5769   // dominating block's condition implies BI's condition, we know the direction
5770   // of the BI branch.
5771   if (BasicBlock *Dom = BB->getSinglePredecessor()) {
5772     auto *PBI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(Dom->getTerminator());
5773     if (PBI && PBI->isConditional() &&
5774         PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1) &&
5775         (PBI->getSuccessor(0) == BB || PBI->getSuccessor(1) == BB)) {
5776       bool CondIsFalse = PBI->getSuccessor(1) == BB;
5777       Optional<bool> Implication = isImpliedCondition(
5778           PBI->getCondition(), BI->getCondition(), DL, CondIsFalse);
5779       if (Implication) {
5780         // Turn this into a branch on constant.
5781         auto *OldCond = BI->getCondition();
5782         ConstantInt *CI = *Implication
5783                               ? ConstantInt::getTrue(BB->getContext())
5784                               : ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
5785         BI->setCondition(CI);
5786         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
5787         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5788       }
5789     }
5790   }
5791
5792   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5793   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
5794   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
5795   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5796     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5797
5798   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
5799   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
5800   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
5801   // can hoist it up to the branching block.
5802   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
5803     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5804       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
5805         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5806     } else {
5807       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
5808       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
5809       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
5810       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5811           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
5812         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
5813           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5814     }
5815   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5816     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
5817     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
5818     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
5819     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5820         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
5821       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
5822         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5823   }
5824
5825   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
5826   // through this block if any PHI node entries are constants.
5827   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
5828     if (PN->getParent() == BI->getParent())
5829       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
5830         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5831
5832   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
5833   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
5834     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
5835       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5836         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI, DL))
5837           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5838
5839   // Look for diamond patterns.
5840   if (MergeCondStores)
5841     if (BasicBlock *PrevBB = allPredecessorsComeFromSameSource(BB))
5842       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PrevBB->getTerminator()))
5843         if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5844           if (mergeConditionalStores(PBI, BI))
5845             return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5846
5847   return false;
5848 }
5849
5850 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
5851 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
5852   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
5853   if (!C)
5854     return false;
5855
5856   if (I->use_empty())
5857     return false;
5858
5859   if (C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C)) {
5860     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
5861     User *Use = *I->user_begin();
5862
5863     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
5864     // control flow (eg. calls)
5865     for (BasicBlock::iterator
5866              i = ++BasicBlock::iterator(I),
5867              UI = BasicBlock::iterator(dyn_cast<Instruction>(Use));
5868          i != UI; ++i)
5869       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
5870         return false;
5871
5872     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
5873     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
5874       if (GEP->getPointerOperand() == I)
5875         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
5876
5877     // Look through bitcasts.
5878     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
5879       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
5880
5881     // Load from null is undefined.
5882     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
5883       if (!LI->isVolatile())
5884         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
5885
5886     // Store to null is undefined.
5887     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
5888       if (!SI->isVolatile())
5889         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 &&
5890                SI->getPointerOperand() == I;
5891
5892     // A call to null is undefined.
5893     if (auto CS = CallSite(Use))
5894       return CS.getCalledValue() == I;
5895   }
5896   return false;
5897 }
5898
5899 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
5900 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
5901 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
5902   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
5903        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
5904     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5905       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
5906         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
5907         IRBuilder<> Builder(T);
5908         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
5909           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
5910           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
5911           // destination from conditional branches.
5912           if (BI->isUnconditional())
5913             Builder.CreateUnreachable();
5914           else
5915             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1)
5916                                                        : BI->getSuccessor(0));
5917           BI->eraseFromParent();
5918           return true;
5919         }
5920         // TODO: SwitchInst.
5921       }
5922
5923   return false;
5924 }
5925
5926 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
5927   bool Changed = false;
5928
5929   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
5930   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
5931
5932   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
5933   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
5934   if ((pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
5935       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
5936     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
5937     DeleteDeadBlock(BB);
5938     return true;
5939   }
5940
5941   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
5942   // away...
5943   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
5944
5945   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
5946   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
5947
5948   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
5949   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
5950
5951   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
5952   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
5953   // if there are no PHI nodes.
5954   //
5955   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
5956     return true;
5957
5958   IRBuilder<> Builder(BB);
5959
5960   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
5961   // eliminate it, do so now.
5962   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
5963     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
5964       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
5965
5966   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
5967   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
5968     if (BI->isUnconditional()) {
5969       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder))
5970         return true;
5971     } else {
5972       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder))
5973         return true;
5974     }
5975   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5976     if (SimplifyReturn(RI, Builder))
5977       return true;
5978   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
5979     if (SimplifyResume(RI, Builder))
5980       return true;
5981   } else if (CleanupReturnInst *RI =
5982                  dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5983     if (SimplifyCleanupReturn(RI))
5984       return true;
5985   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
5986     if (SimplifySwitch(SI, Builder))
5987       return true;
5988   } else if (UnreachableInst *UI =
5989                  dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
5990     if (SimplifyUnreachable(UI))
5991       return true;
5992   } else if (IndirectBrInst *IBI =
5993                  dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
5994     if (SimplifyIndirectBr(IBI))
5995       return true;
5996   }
5997
5998   return Changed;
5999 }
6000
6001 /// This function is used to do simplification of a CFG.
6002 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
6003 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
6004 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
6005 ///
6006 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
6007                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
6008                        SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders) {
6009   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
6010                         BonusInstThreshold, AC, LoopHeaders)
6011       .run(BB);
6012 }