]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/SimplifyCFG.cpp
Merge ^/head r312309 through r312623.
[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     // I1 and I2 are being combined into a single instruction.  Its debug
1279     // location is the merged locations of the original instructions.
1280     if (!isa<CallInst>(I1))
1281       I1->setDebugLoc(
1282           DILocation::getMergedLocation(I1->getDebugLoc(), I2->getDebugLoc()));
1283  
1284     I2->eraseFromParent();
1285     Changed = true;
1286
1287     I1 = &*BB1_Itr++;
1288     I2 = &*BB2_Itr++;
1289     // Skip debug info if it is not identical.
1290     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1291     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1292     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1293       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1294         I1 = &*BB1_Itr++;
1295       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1296         I2 = &*BB2_Itr++;
1297     }
1298   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1299
1300   return true;
1301
1302 HoistTerminator:
1303   // It may not be possible to hoist an invoke.
1304   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1305     return Changed;
1306
1307   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1308     PHINode *PN;
1309     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1310          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1311       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1312       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1313       if (BB1V == BB2V)
1314         continue;
1315
1316       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1317       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1318       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1319           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1320         return Changed;
1321
1322       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1323         return Changed;
1324       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1325         return Changed;
1326     }
1327   }
1328
1329   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1330   Instruction *NT = I1->clone();
1331   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1332   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1333     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1334     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1335     NT->takeName(I1);
1336   }
1337
1338   IRBuilder<NoFolder> Builder(NT);
1339   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1340   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1341   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1342   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1343   std::map<std::pair<Value *, Value *>, SelectInst *> InsertedSelects;
1344   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1345     PHINode *PN;
1346     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1347          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1348       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1349       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1350       if (BB1V == BB2V)
1351         continue;
1352
1353       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1354       // that determines the right value.
1355       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1356       if (!SI)
1357         SI = cast<SelectInst>(
1358             Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1359                                  BB1V->getName() + "." + BB2V->getName(), BI));
1360
1361       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1362       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1363         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1364           PN->setIncomingValue(i, SI);
1365     }
1366   }
1367
1368   // Update any PHI nodes in our new successors.
1369   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1))
1370     AddPredecessorToBlock(Succ, BIParent, BB1);
1371
1372   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1373   return true;
1374 }
1375
1376 // Is it legal to place a variable in operand \c OpIdx of \c I?
1377 // FIXME: This should be promoted to Instruction.
1378 static bool canReplaceOperandWithVariable(const Instruction *I,
1379                                           unsigned OpIdx) {
1380   // We can't have a PHI with a metadata type.
1381   if (I->getOperand(OpIdx)->getType()->isMetadataTy())
1382     return false;
1383
1384   // Early exit.
1385   if (!isa<Constant>(I->getOperand(OpIdx)))
1386     return true;
1387
1388   switch (I->getOpcode()) {
1389   default:
1390     return true;
1391   case Instruction::Call:
1392   case Instruction::Invoke:
1393     // FIXME: many arithmetic intrinsics have no issue taking a
1394     // variable, however it's hard to distingish these from
1395     // specials such as @llvm.frameaddress that require a constant.
1396     if (isa<IntrinsicInst>(I))
1397       return false;
1398
1399     // Constant bundle operands may need to retain their constant-ness for
1400     // correctness.
1401     if (ImmutableCallSite(I).isBundleOperand(OpIdx))
1402       return false;
1403
1404     return true;
1405
1406   case Instruction::ShuffleVector:
1407     // Shufflevector masks are constant.
1408     return OpIdx != 2;
1409   case Instruction::ExtractValue:
1410   case Instruction::InsertValue:
1411     // All operands apart from the first are constant.
1412     return OpIdx == 0;
1413   case Instruction::Alloca:
1414     return false;
1415   case Instruction::GetElementPtr:
1416     if (OpIdx == 0)
1417       return true;
1418     gep_type_iterator It = std::next(gep_type_begin(I), OpIdx - 1);
1419     return It.isSequential();
1420   }
1421 }
1422
1423 // All instructions in Insts belong to different blocks that all unconditionally
1424 // branch to a common successor. Analyze each instruction and return true if it
1425 // would be possible to sink them into their successor, creating one common
1426 // instruction instead. For every value that would be required to be provided by
1427 // PHI node (because an operand varies in each input block), add to PHIOperands.
1428 static bool canSinkInstructions(
1429     ArrayRef<Instruction *> Insts,
1430     DenseMap<Instruction *, SmallVector<Value *, 4>> &PHIOperands) {
1431   // Prune out obviously bad instructions to move. Any non-store instruction
1432   // must have exactly one use, and we check later that use is by a single,
1433   // common PHI instruction in the successor.
1434   for (auto *I : Insts) {
1435     // These instructions may change or break semantics if moved.
1436     if (isa<PHINode>(I) || I->isEHPad() || isa<AllocaInst>(I) ||
1437         I->getType()->isTokenTy())
1438       return false;
1439     // Everything must have only one use too, apart from stores which
1440     // have no uses.
1441     if (!isa<StoreInst>(I) && !I->hasOneUse())
1442       return false;
1443   }
1444
1445   const Instruction *I0 = Insts.front();
1446   for (auto *I : Insts)
1447     if (!I->isSameOperationAs(I0))
1448       return false;
1449
1450   // All instructions in Insts are known to be the same opcode. If they aren't
1451   // stores, check the only user of each is a PHI or in the same block as the
1452   // instruction, because if a user is in the same block as an instruction
1453   // we're contemplating sinking, it must already be determined to be sinkable.
1454   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1455     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1456     auto *Succ = I0->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(0);
1457     if (!all_of(Insts, [&PNUse,&Succ](const Instruction *I) -> bool {
1458           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1459           return (PNUse &&
1460                   PNUse->getParent() == Succ &&
1461                   PNUse->getIncomingValueForBlock(I->getParent()) == I) ||
1462                  U->getParent() == I->getParent();
1463         }))
1464       return false;
1465   }
1466
1467   for (unsigned OI = 0, OE = I0->getNumOperands(); OI != OE; ++OI) {
1468     if (I0->getOperand(OI)->getType()->isTokenTy())
1469       // Don't touch any operand of token type.
1470       return false;
1471
1472     // Because SROA can't handle speculating stores of selects, try not
1473     // to sink loads or stores of allocas when we'd have to create a PHI for
1474     // the address operand. Also, because it is likely that loads or stores
1475     // of allocas will disappear when Mem2Reg/SROA is run, don't sink them.
1476     // This can cause code churn which can have unintended consequences down
1477     // the line - see https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30244.
1478     // FIXME: This is a workaround for a deficiency in SROA - see
1479     // https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30188
1480     if (OI == 1 && isa<StoreInst>(I0) &&
1481         any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1482           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(1));
1483         }))
1484       return false;
1485     if (OI == 0 && isa<LoadInst>(I0) && any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1486           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(0));
1487         }))
1488       return false;
1489
1490     auto SameAsI0 = [&I0, OI](const Instruction *I) {
1491       assert(I->getNumOperands() == I0->getNumOperands());
1492       return I->getOperand(OI) == I0->getOperand(OI);
1493     };
1494     if (!all_of(Insts, SameAsI0)) {
1495       if (!canReplaceOperandWithVariable(I0, OI))
1496         // We can't create a PHI from this GEP.
1497         return false;
1498       // Don't create indirect calls! The called value is the final operand.
1499       if ((isa<CallInst>(I0) || isa<InvokeInst>(I0)) && OI == OE - 1) {
1500         // FIXME: if the call was *already* indirect, we should do this.
1501         return false;
1502       }
1503       for (auto *I : Insts)
1504         PHIOperands[I].push_back(I->getOperand(OI));
1505     }
1506   }
1507   return true;
1508 }
1509
1510 // Assuming canSinkLastInstruction(Blocks) has returned true, sink the last
1511 // instruction of every block in Blocks to their common successor, commoning
1512 // into one instruction.
1513 static bool sinkLastInstruction(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) {
1514   auto *BBEnd = Blocks[0]->getTerminator()->getSuccessor(0);
1515
1516   // canSinkLastInstruction returning true guarantees that every block has at
1517   // least one non-terminator instruction.
1518   SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1519   for (auto *BB : Blocks) {
1520     Instruction *I = BB->getTerminator();
1521     do {
1522       I = I->getPrevNode();
1523     } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != &BB->front());
1524     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1525       Insts.push_back(I);
1526   }
1527
1528   // The only checking we need to do now is that all users of all instructions
1529   // are the same PHI node. canSinkLastInstruction should have checked this but
1530   // it is slightly over-aggressive - it gets confused by commutative instructions
1531   // so double-check it here.
1532   Instruction *I0 = Insts.front();
1533   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1534     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1535     if (!all_of(Insts, [&PNUse](const Instruction *I) -> bool {
1536           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1537           return U == PNUse;
1538         }))
1539       return false;
1540   }
1541   
1542   // We don't need to do any more checking here; canSinkLastInstruction should
1543   // have done it all for us.
1544   SmallVector<Value*, 4> NewOperands;
1545   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O) {
1546     // This check is different to that in canSinkLastInstruction. There, we
1547     // cared about the global view once simplifycfg (and instcombine) have
1548     // completed - it takes into account PHIs that become trivially
1549     // simplifiable.  However here we need a more local view; if an operand
1550     // differs we create a PHI and rely on instcombine to clean up the very
1551     // small mess we may make.
1552     bool NeedPHI = any_of(Insts, [&I0, O](const Instruction *I) {
1553       return I->getOperand(O) != I0->getOperand(O);
1554     });
1555     if (!NeedPHI) {
1556       NewOperands.push_back(I0->getOperand(O));
1557       continue;
1558     }
1559
1560     // Create a new PHI in the successor block and populate it.
1561     auto *Op = I0->getOperand(O);
1562     assert(!Op->getType()->isTokenTy() && "Can't PHI tokens!");
1563     auto *PN = PHINode::Create(Op->getType(), Insts.size(),
1564                                Op->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1565     for (auto *I : Insts)
1566       PN->addIncoming(I->getOperand(O), I->getParent());
1567     NewOperands.push_back(PN);
1568   }
1569
1570   // Arbitrarily use I0 as the new "common" instruction; remap its operands
1571   // and move it to the start of the successor block.
1572   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O)
1573     I0->getOperandUse(O).set(NewOperands[O]);
1574   I0->moveBefore(&*BBEnd->getFirstInsertionPt());
1575
1576   // The debug location for the "common" instruction is the merged locations of
1577   // all the commoned instructions.  We start with the original location of the
1578   // "common" instruction and iteratively merge each location in the loop below.
1579   const DILocation *Loc = I0->getDebugLoc();
1580
1581   // Update metadata and IR flags, and merge debug locations.
1582   for (auto *I : Insts)
1583     if (I != I0) {
1584       Loc = DILocation::getMergedLocation(Loc, I->getDebugLoc());
1585       combineMetadataForCSE(I0, I);
1586       I0->andIRFlags(I);
1587     }
1588   if (!isa<CallInst>(I0))
1589     I0->setDebugLoc(Loc);
1590
1591   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1592     // canSinkLastInstruction checked that all instructions were used by
1593     // one and only one PHI node. Find that now, RAUW it to our common
1594     // instruction and nuke it.
1595     assert(I0->hasOneUse());
1596     auto *PN = cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1597     PN->replaceAllUsesWith(I0);
1598     PN->eraseFromParent();
1599   }
1600
1601   // Finally nuke all instructions apart from the common instruction.
1602   for (auto *I : Insts)
1603     if (I != I0)
1604       I->eraseFromParent();
1605
1606   return true;
1607 }
1608
1609 namespace {
1610
1611   // LockstepReverseIterator - Iterates through instructions
1612   // in a set of blocks in reverse order from the first non-terminator.
1613   // For example (assume all blocks have size n):
1614   //   LockstepReverseIterator I([B1, B2, B3]);
1615   //   *I-- = [B1[n], B2[n], B3[n]];
1616   //   *I-- = [B1[n-1], B2[n-1], B3[n-1]];
1617   //   *I-- = [B1[n-2], B2[n-2], B3[n-2]];
1618   //   ...
1619   class LockstepReverseIterator {
1620     ArrayRef<BasicBlock*> Blocks;
1621     SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1622     bool Fail;
1623   public:
1624     LockstepReverseIterator(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) :
1625       Blocks(Blocks) {
1626       reset();
1627     }
1628
1629     void reset() {
1630       Fail = false;
1631       Insts.clear();
1632       for (auto *BB : Blocks) {
1633         Instruction *Inst = BB->getTerminator();
1634         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1635           Inst = Inst->getPrevNode();
1636         if (!Inst) {
1637           // Block wasn't big enough.
1638           Fail = true;
1639           return;
1640         }
1641         Insts.push_back(Inst);
1642       }
1643     }
1644
1645     bool isValid() const {
1646       return !Fail;
1647     }
1648     
1649     void operator -- () {
1650       if (Fail)
1651         return;
1652       for (auto *&Inst : Insts) {
1653         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1654           Inst = Inst->getPrevNode();
1655         // Already at beginning of block.
1656         if (!Inst) {
1657           Fail = true;
1658           return;
1659         }
1660       }
1661     }
1662
1663     ArrayRef<Instruction*> operator * () const {
1664       return Insts;
1665     }
1666   };
1667
1668 } // end anonymous namespace
1669
1670 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1671 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1672 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1673 /// in the two predecessors to BBEnd.
1674 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1675   assert(BI1->isUnconditional());
1676   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1677
1678   // We support two situations:
1679   //   (1) all incoming arcs are unconditional
1680   //   (2) one incoming arc is conditional
1681   //
1682   // (2) is very common in switch defaults and
1683   // else-if patterns;
1684   //
1685   //   if (a) f(1);
1686   //   else if (b) f(2);
1687   //
1688   // produces:
1689   //
1690   //       [if]
1691   //      /    \
1692   //    [f(1)] [if]
1693   //      |     | \
1694   //      |     |  \
1695   //      |  [f(2)]|
1696   //       \    | /
1697   //        [ end ]
1698   //
1699   // [end] has two unconditional predecessor arcs and one conditional. The
1700   // conditional refers to the implicit empty 'else' arc. This conditional
1701   // arc can also be caused by an empty default block in a switch.
1702   //
1703   // In this case, we attempt to sink code from all *unconditional* arcs.
1704   // If we can sink instructions from these arcs (determined during the scan
1705   // phase below) we insert a common successor for all unconditional arcs and
1706   // connect that to [end], to enable sinking:
1707   //
1708   //       [if]
1709   //      /    \
1710   //    [x(1)] [if]
1711   //      |     | \
1712   //      |     |  \
1713   //      |  [x(2)] |
1714   //       \   /    |
1715   //   [sink.split] |
1716   //         \     /
1717   //         [ end ]
1718   //
1719   SmallVector<BasicBlock*,4> UnconditionalPreds;
1720   Instruction *Cond = nullptr;
1721   for (auto *B : predecessors(BBEnd)) {
1722     auto *T = B->getTerminator();
1723     if (isa<BranchInst>(T) && cast<BranchInst>(T)->isUnconditional())
1724       UnconditionalPreds.push_back(B);
1725     else if ((isa<BranchInst>(T) || isa<SwitchInst>(T)) && !Cond)
1726       Cond = T;
1727     else
1728       return false;
1729   }
1730   if (UnconditionalPreds.size() < 2)
1731     return false;
1732   
1733   bool Changed = false;
1734   // We take a two-step approach to tail sinking. First we scan from the end of
1735   // each block upwards in lockstep. If the n'th instruction from the end of each
1736   // block can be sunk, those instructions are added to ValuesToSink and we
1737   // carry on. If we can sink an instruction but need to PHI-merge some operands
1738   // (because they're not identical in each instruction) we add these to
1739   // PHIOperands.
1740   unsigned ScanIdx = 0;
1741   SmallPtrSet<Value*,4> InstructionsToSink;
1742   DenseMap<Instruction*, SmallVector<Value*,4>> PHIOperands;
1743   LockstepReverseIterator LRI(UnconditionalPreds);
1744   while (LRI.isValid() &&
1745          canSinkInstructions(*LRI, PHIOperands)) {
1746     DEBUG(dbgs() << "SINK: instruction can be sunk: " << *(*LRI)[0] << "\n");
1747     InstructionsToSink.insert((*LRI).begin(), (*LRI).end());
1748     ++ScanIdx;
1749     --LRI;
1750   }
1751
1752   auto ProfitableToSinkInstruction = [&](LockstepReverseIterator &LRI) {
1753     unsigned NumPHIdValues = 0;
1754     for (auto *I : *LRI)
1755       for (auto *V : PHIOperands[I])
1756         if (InstructionsToSink.count(V) == 0)
1757           ++NumPHIdValues;
1758     DEBUG(dbgs() << "SINK: #phid values: " << NumPHIdValues << "\n");
1759     unsigned NumPHIInsts = NumPHIdValues / UnconditionalPreds.size();
1760     if ((NumPHIdValues % UnconditionalPreds.size()) != 0)
1761         NumPHIInsts++;
1762     
1763     return NumPHIInsts <= 1;
1764   };
1765
1766   if (ScanIdx > 0 && Cond) {
1767     // Check if we would actually sink anything first! This mutates the CFG and
1768     // adds an extra block. The goal in doing this is to allow instructions that
1769     // couldn't be sunk before to be sunk - obviously, speculatable instructions
1770     // (such as trunc, add) can be sunk and predicated already. So we check that
1771     // we're going to sink at least one non-speculatable instruction.
1772     LRI.reset();
1773     unsigned Idx = 0;
1774     bool Profitable = false;
1775     while (ProfitableToSinkInstruction(LRI) && Idx < ScanIdx) {
1776       if (!isSafeToSpeculativelyExecute((*LRI)[0])) {
1777         Profitable = true;
1778         break;
1779       }
1780       --LRI;
1781       ++Idx;
1782     }
1783     if (!Profitable)
1784       return false;
1785     
1786     DEBUG(dbgs() << "SINK: Splitting edge\n");
1787     // We have a conditional edge and we're going to sink some instructions.
1788     // Insert a new block postdominating all blocks we're going to sink from.
1789     if (!SplitBlockPredecessors(BI1->getSuccessor(0), UnconditionalPreds,
1790                                 ".sink.split"))
1791       // Edges couldn't be split.
1792       return false;
1793     Changed = true;
1794   }
1795   
1796   // Now that we've analyzed all potential sinking candidates, perform the
1797   // actual sink. We iteratively sink the last non-terminator of the source
1798   // blocks into their common successor unless doing so would require too
1799   // many PHI instructions to be generated (currently only one PHI is allowed
1800   // per sunk instruction).
1801   //
1802   // We can use InstructionsToSink to discount values needing PHI-merging that will
1803   // actually be sunk in a later iteration. This allows us to be more
1804   // aggressive in what we sink. This does allow a false positive where we
1805   // sink presuming a later value will also be sunk, but stop half way through
1806   // and never actually sink it which means we produce more PHIs than intended.
1807   // This is unlikely in practice though.
1808   for (unsigned SinkIdx = 0; SinkIdx != ScanIdx; ++SinkIdx) {
1809     DEBUG(dbgs() << "SINK: Sink: "
1810                  << *UnconditionalPreds[0]->getTerminator()->getPrevNode()
1811                  << "\n");
1812
1813     // Because we've sunk every instruction in turn, the current instruction to
1814     // sink is always at index 0.
1815     LRI.reset();
1816     if (!ProfitableToSinkInstruction(LRI)) {
1817       // Too many PHIs would be created.
1818       DEBUG(dbgs() << "SINK: stopping here, too many PHIs would be created!\n");
1819       break;
1820     }
1821     
1822     if (!sinkLastInstruction(UnconditionalPreds))
1823       return Changed;
1824     NumSinkCommons++;
1825     Changed = true;
1826   }
1827   return Changed;
1828 }
1829
1830 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1831 /// conditional block.
1832 ///
1833 /// We are looking for code like the following:
1834 ///   BrBB:
1835 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1836 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1837 ///     ... // function).
1838 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1839 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1840 ///   ThenBB:
1841 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1842 ///     br label EndBB
1843 ///   EndBB:
1844 ///     ...
1845 ///   We are going to transform this into:
1846 ///   BrBB:
1847 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1848 ///     ... //
1849 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1850 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1851 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1852 ///     ...
1853 ///
1854 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1855 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1856 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1857                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1858   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1859   if (!StoreToHoist)
1860     return nullptr;
1861
1862   // Volatile or atomic.
1863   if (!StoreToHoist->isSimple())
1864     return nullptr;
1865
1866   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1867
1868   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1869   unsigned MaxNumInstToLookAt = 9;
1870   for (Instruction &CurI : reverse(*BrBB)) {
1871     if (!MaxNumInstToLookAt)
1872       break;
1873     // Skip debug info.
1874     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CurI))
1875       continue;
1876     --MaxNumInstToLookAt;
1877
1878     // Could be calling an instruction that affects memory like free().
1879     if (CurI.mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1880       return nullptr;
1881
1882     if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&CurI)) {
1883       // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1884       if (SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1885         // Found the previous store, return its value operand.
1886         return SI->getValueOperand();
1887       return nullptr; // Unknown store.
1888     }
1889   }
1890
1891   return nullptr;
1892 }
1893
1894 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1895 ///
1896 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1897 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1898 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1899 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1900 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1901 ///
1902 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1903 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1904 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1905 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1906 ///
1907 ///
1908 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1909 /// \code
1910 ///   BB:
1911 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1912 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1913 ///   ThenBB:
1914 ///     %sub = sub %x, %y
1915 ///     br label BB2
1916 ///   EndBB:
1917 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1918 ///     ...
1919 /// \endcode
1920 ///
1921 /// Into this IR:
1922 /// \code
1923 ///   BB:
1924 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1925 ///     %sub = sub %x, %y
1926 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1927 ///     ...
1928 /// \endcode
1929 ///
1930 /// \returns true if the conditional block is removed.
1931 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1932                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1933   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1934   Value *BrCond = BI->getCondition();
1935   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1936     return false;
1937
1938   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1939   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1940
1941   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1942   // to swap the select operands later.
1943   bool Invert = false;
1944   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1945     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1946     Invert = true;
1947   }
1948   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1949
1950   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1951   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1952   // - They are defined in BB, and
1953   // - They have no side effects, and
1954   // - All of their uses are in CondBB.
1955   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1956
1957   unsigned SpeculationCost = 0;
1958   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1959   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1960   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1961                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1962        BBI != BBE; ++BBI) {
1963     Instruction *I = &*BBI;
1964     // Skip debug info.
1965     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1966       continue;
1967
1968     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1969     // terminator) for now.
1970     ++SpeculationCost;
1971     if (SpeculationCost > 1)
1972       return false;
1973
1974     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1975     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1976         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1977                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1978       return false;
1979     if (!SpeculatedStoreValue &&
1980         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1981             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1982       return false;
1983
1984     // Store the store speculation candidate.
1985     if (SpeculatedStoreValue)
1986       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1987
1988     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1989     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1990     // being sunk into the use block.
1991     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
1992       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1993       if (!OpI || OpI->getParent() != BB || OpI->mayHaveSideEffects())
1994         continue; // Not a candidate for sinking.
1995
1996       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1997     }
1998   }
1999
2000   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
2001   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
2002   // and so iteration order isn't significant.
2003   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator
2004            I = SinkCandidateUseCounts.begin(),
2005            E = SinkCandidateUseCounts.end();
2006        I != E; ++I)
2007     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
2008       ++SpeculationCost;
2009       if (SpeculationCost > 1)
2010         return false;
2011     }
2012
2013   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
2014   bool HaveRewritablePHIs = false;
2015   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2016        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2017     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2018     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
2019
2020     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
2021     // Skip PHIs which are trivial.
2022     if (ThenV == OrigV)
2023       continue;
2024
2025     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
2026     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
2027         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
2028       return false;
2029
2030     HaveRewritablePHIs = true;
2031     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
2032     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
2033     if (!OrigCE && !ThenCE)
2034       continue; // Known safe and cheap.
2035
2036     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
2037         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
2038       return false;
2039     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
2040     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
2041     unsigned MaxCost =
2042         2 * PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2043     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
2044       return false;
2045
2046     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
2047     // getting expanded into Instructions.
2048     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
2049     // constant expression.
2050     ++SpeculationCost;
2051     if (SpeculationCost > 1)
2052       return false;
2053   }
2054
2055   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
2056   // as well.
2057   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
2058     return false;
2059
2060   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
2061   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
2062
2063   // Insert a select of the value of the speculated store.
2064   if (SpeculatedStoreValue) {
2065     IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2066     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
2067     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
2068     if (Invert)
2069       std::swap(TrueV, FalseV);
2070     Value *S = Builder.CreateSelect(
2071         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2072     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
2073   }
2074
2075   // Metadata can be dependent on the condition we are hoisting above.
2076   // Conservatively strip all metadata on the instruction.
2077   for (auto &I : *ThenBB)
2078     I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2079
2080   // Hoist the instructions.
2081   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
2082                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
2083
2084   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
2085   IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2086   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2087        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2088     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
2089     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
2090     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
2091     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
2092
2093     // Skip PHIs which are trivial.
2094     if (OrigV == ThenV)
2095       continue;
2096
2097     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
2098     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
2099     // destinations were inverted.
2100     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
2101     if (Invert)
2102       std::swap(TrueV, FalseV);
2103     Value *V = Builder.CreateSelect(
2104         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2105     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
2106     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
2107   }
2108
2109   ++NumSpeculations;
2110   return true;
2111 }
2112
2113 /// Return true if we can thread a branch across this block.
2114 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
2115   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2116   unsigned Size = 0;
2117
2118   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2119     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2120       continue;
2121     if (Size > 10)
2122       return false; // Don't clone large BB's.
2123     ++Size;
2124
2125     // We can only support instructions that do not define values that are
2126     // live outside of the current basic block.
2127     for (User *U : BBI->users()) {
2128       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
2129       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI))
2130         return false;
2131     }
2132
2133     // Looks ok, continue checking.
2134   }
2135
2136   return true;
2137 }
2138
2139 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
2140 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
2141 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
2142 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
2143   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2144   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
2145   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
2146   // outside of the block.
2147   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
2148     return false;
2149
2150   // Degenerate case of a single entry PHI.
2151   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
2152     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
2153     return true;
2154   }
2155
2156   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
2157   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB))
2158     return false;
2159
2160   // Can't fold blocks that contain noduplicate or convergent calls.
2161   if (any_of(*BB, [](const Instruction &I) {
2162         const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2163         return CI && (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent());
2164       }))
2165     return false;
2166
2167   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
2168   // constants.
2169   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2170     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
2171     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1))
2172       continue;
2173
2174     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
2175     // branch to RealDest.
2176     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
2177     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
2178
2179     if (RealDest == BB)
2180       continue; // Skip self loops.
2181     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
2182     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator()))
2183       continue;
2184
2185     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
2186     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
2187     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
2188     // the edge we are about to create.
2189     BasicBlock *EdgeBB =
2190         BasicBlock::Create(BB->getContext(), RealDest->getName() + ".critedge",
2191                            RealDest->getParent(), RealDest);
2192     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
2193
2194     // Update PHI nodes.
2195     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
2196
2197     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
2198     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
2199     // cloned instructions outside of EdgeBB.
2200     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
2201     DenseMap<Value *, Value *> TranslateMap; // Track translated values.
2202     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2203       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
2204         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2205         continue;
2206       }
2207       // Clone the instruction.
2208       Instruction *N = BBI->clone();
2209       if (BBI->hasName())
2210         N->setName(BBI->getName() + ".c");
2211
2212       // Update operands due to translation.
2213       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end(); i != e; ++i) {
2214         DenseMap<Value *, Value *>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
2215         if (PI != TranslateMap.end())
2216           *i = PI->second;
2217       }
2218
2219       // Check for trivial simplification.
2220       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
2221         if (!BBI->use_empty())
2222           TranslateMap[&*BBI] = V;
2223         if (!N->mayHaveSideEffects()) {
2224           delete N; // Instruction folded away, don't need actual inst
2225           N = nullptr;
2226         }
2227       } else {
2228         if (!BBI->use_empty())
2229           TranslateMap[&*BBI] = N;
2230       }
2231       // Insert the new instruction into its new home.
2232       if (N)
2233         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
2234     }
2235
2236     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
2237     // to EdgeBB instead.
2238     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
2239     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2240       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
2241         BB->removePredecessor(PredBB);
2242         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
2243       }
2244
2245     // Recurse, simplifying any other constants.
2246     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
2247   }
2248
2249   return false;
2250 }
2251
2252 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
2253 /// see if we can eliminate it.
2254 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
2255                                 const DataLayout &DL) {
2256   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
2257   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
2258   // are trying to find the condition that is being branched on, which
2259   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
2260   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
2261   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
2262   BasicBlock *BB = PN->getParent();
2263   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
2264   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
2265   if (!IfCond ||
2266       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
2267       isa<ConstantInt>(IfCond))
2268     return false;
2269
2270   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
2271   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
2272   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
2273   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
2274   // fewer PHI nodes in this block.
2275   unsigned NumPhis = 0;
2276   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
2277     if (NumPhis > 2)
2278       return false;
2279
2280   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
2281   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
2282   // that need to be moved to the dominating block.
2283   SmallPtrSet<Instruction *, 4> AggressiveInsts;
2284   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
2285            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
2286   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2287   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2288
2289   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
2290     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
2291     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
2292       PN->replaceAllUsesWith(V);
2293       PN->eraseFromParent();
2294       continue;
2295     }
2296
2297     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
2298                              MaxCostVal0, TTI) ||
2299         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
2300                              MaxCostVal1, TTI))
2301       return false;
2302   }
2303
2304   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
2305   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
2306   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
2307   if (!PN)
2308     return true;
2309
2310   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
2311   // often be turned into switches and other things.
2312   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
2313       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
2314        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
2315        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
2316     return false;
2317
2318   // If all PHI nodes are promotable, check to make sure that all instructions
2319   // in the predecessor blocks can be promoted as well. If not, we won't be able
2320   // to get rid of the control flow, so it's not worth promoting to select
2321   // instructions.
2322   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
2323   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
2324   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
2325   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
2326     IfBlock1 = nullptr;
2327   } else {
2328     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
2329     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2330          ++I)
2331       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2332         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2333         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2334         // the xform is not worth it.
2335         return false;
2336       }
2337   }
2338
2339   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
2340     IfBlock2 = nullptr;
2341   } else {
2342     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
2343     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2344          ++I)
2345       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2346         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2347         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2348         // the xform is not worth it.
2349         return false;
2350       }
2351   }
2352
2353   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
2354                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
2355
2356   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
2357   // do all of the PHI's now.
2358   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
2359   IRBuilder<NoFolder> Builder(InsertPt);
2360
2361   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
2362   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
2363   if (IfBlock1) {
2364     for (auto &I : *IfBlock1)
2365       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2366     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2367                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
2368                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
2369   }
2370   if (IfBlock2) {
2371     for (auto &I : *IfBlock2)
2372       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2373     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2374                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
2375                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
2376   }
2377
2378   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
2379     // Change the PHI node into a select instruction.
2380     Value *TrueVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
2381     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
2382
2383     Value *Sel = Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
2384     PN->replaceAllUsesWith(Sel);
2385     Sel->takeName(PN);
2386     PN->eraseFromParent();
2387   }
2388
2389   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
2390   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
2391   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
2392   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
2393   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2394   Builder.CreateBr(BB);
2395   OldTI->eraseFromParent();
2396   return true;
2397 }
2398
2399 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
2400 /// try to merge them together into one return,
2401 /// introducing a select if the return values disagree.
2402 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
2403                                            IRBuilder<> &Builder) {
2404   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
2405   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
2406   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
2407   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
2408   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
2409
2410   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
2411   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
2412   // computation on one path or the other.
2413   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2414     return false;
2415   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2416     return false;
2417
2418   Builder.SetInsertPoint(BI);
2419   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
2420   // there is no return value for this function, just change the
2421   // branch into a return.
2422   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
2423     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2424     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2425     Builder.CreateRetVoid();
2426     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2427     return true;
2428   }
2429
2430   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
2431   // so we can insert a new select instruction.
2432   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
2433   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
2434
2435   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
2436   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
2437     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
2438       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2439   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
2440     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
2441       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2442
2443   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
2444   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
2445   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
2446   // constant expression that prevents this transformation from being
2447   // safe.
2448   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
2449     if (TCV->canTrap())
2450       return false;
2451   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
2452     if (FCV->canTrap())
2453       return false;
2454
2455   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
2456   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
2457   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2458   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2459
2460   // Insert select instructions where needed.
2461   Value *BrCond = BI->getCondition();
2462   if (TrueValue) {
2463     // Insert a select if the results differ.
2464     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
2465     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
2466       TrueValue = FalseValue;
2467     } else {
2468       TrueValue =
2469           Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue, FalseValue, "retval", BI);
2470     }
2471   }
2472
2473   Value *RI =
2474       !TrueValue ? Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
2475
2476   (void)RI;
2477
2478   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
2479                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
2480                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: " << *FalseSucc);
2481
2482   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2483
2484   return true;
2485 }
2486
2487 /// Return true if the given instruction is available
2488 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2489 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2490   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2491     return false;
2492   for (Instruction &I : *PB) {
2493     Instruction *PBI = &I;
2494     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2495     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2496       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2497       Inst->eraseFromParent();
2498       return true;
2499     }
2500   }
2501   return false;
2502 }
2503
2504 /// Return true if either PBI or BI has branch weight available, and store
2505 /// the weights in {Pred|Succ}{True|False}Weight. If one of PBI and BI does
2506 /// not have branch weight, use 1:1 as its weight.
2507 static bool extractPredSuccWeights(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
2508                                    uint64_t &PredTrueWeight,
2509                                    uint64_t &PredFalseWeight,
2510                                    uint64_t &SuccTrueWeight,
2511                                    uint64_t &SuccFalseWeight) {
2512   bool PredHasWeights =
2513       PBI->extractProfMetadata(PredTrueWeight, PredFalseWeight);
2514   bool SuccHasWeights =
2515       BI->extractProfMetadata(SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2516   if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
2517     if (!PredHasWeights)
2518       PredTrueWeight = PredFalseWeight = 1;
2519     if (!SuccHasWeights)
2520       SuccTrueWeight = SuccFalseWeight = 1;
2521     return true;
2522   } else {
2523     return false;
2524   }
2525 }
2526
2527 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2528 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2529 /// logical operations to pick the right destination.
2530 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2531   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2532
2533   Instruction *Cond = nullptr;
2534   if (BI->isConditional())
2535     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2536   else {
2537     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2538     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2539     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2540     // predecessor.
2541     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2542       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2543         if (PBI->isConditional() &&
2544             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2545              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2546           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
2547             Instruction *Curr = &*I++;
2548             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2549               Cond = Curr;
2550               break;
2551             }
2552             // Quit if we can't remove this instruction.
2553             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2554               return false;
2555           }
2556         }
2557
2558     if (!Cond)
2559       return false;
2560   }
2561
2562   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2563       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2564     return false;
2565
2566   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2567   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2568
2569   // Ignore dbg intrinsics.
2570   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
2571     ++CondIt;
2572
2573   if (&*CondIt != BI)
2574     return false;
2575
2576   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2577   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2578   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2579   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2580   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2581   unsigned NumBonusInsts = 0;
2582   for (auto I = BB->begin(); Cond != &*I; ++I) {
2583     // Ignore dbg intrinsics.
2584     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2585       continue;
2586     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2587       return false;
2588     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2589     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2590     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2591       return false;
2592     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2593     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2594     // and Cond.
2595     ++NumBonusInsts;
2596     // Early exits once we reach the limit.
2597     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2598       return false;
2599   }
2600
2601   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2602   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2603   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2604     if (CE->canTrap())
2605       return false;
2606   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2607     if (CE->canTrap())
2608       return false;
2609
2610   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2611   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2612   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2613   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2614     return false;
2615
2616   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2617     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2618     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2619
2620     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2621     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2622     // blocks.
2623     SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
2624     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2625         (BI->isConditional() && !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2626         (!BI->isConditional() &&
2627          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2628       continue;
2629
2630     // Determine if the two branches share a common destination.
2631     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2632     bool InvertPredCond = false;
2633
2634     if (BI->isConditional()) {
2635       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2636         Opc = Instruction::Or;
2637       } else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest) {
2638         Opc = Instruction::And;
2639       } else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest) {
2640         Opc = Instruction::And;
2641         InvertPredCond = true;
2642       } else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
2643         Opc = Instruction::Or;
2644         InvertPredCond = true;
2645       } else {
2646         continue;
2647       }
2648     } else {
2649       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2650         continue;
2651     }
2652
2653     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2654     IRBuilder<> Builder(PBI);
2655
2656     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2657     if (InvertPredCond) {
2658       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2659
2660       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2661         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2662         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2663       } else {
2664         NewCond =
2665             Builder.CreateNot(NewCond, PBI->getCondition()->getName() + ".not");
2666       }
2667
2668       PBI->setCondition(NewCond);
2669       PBI->swapSuccessors();
2670     }
2671
2672     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2673     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2674     // bonus instructions to a predecessor block.
2675     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2676     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2677     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2678     // instructions.
2679     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != &*BonusInst; ++BonusInst) {
2680       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2681         continue;
2682       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2683       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2684                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2685       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2686
2687       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2688       // its potential value. The previous information might have been valid
2689       // only given the branch precondition.
2690       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2691       // semantics we don't understand.
2692       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2693
2694       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2695       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2696       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2697     }
2698
2699     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2700     // two conditions together.
2701     Instruction *New = Cond->clone();
2702     RemapInstruction(New, VMap,
2703                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2704     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2705     New->takeName(Cond);
2706     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2707
2708     if (BI->isConditional()) {
2709       Instruction *NewCond = cast<Instruction>(
2710           Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(), New, "or.cond"));
2711       PBI->setCondition(NewCond);
2712
2713       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2714       bool HasWeights =
2715           extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
2716                                  SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2717       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2718
2719       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2720         if (HasWeights) {
2721           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2722           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2723           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2724           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2725           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2726           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2727           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2728           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2729           NewWeights.push_back(PredFalseWeight *
2730                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2731                                PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2732         }
2733         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2734         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2735       }
2736       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2737         if (HasWeights) {
2738           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2739           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2740           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2741           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2742           NewWeights.push_back(PredTrueWeight *
2743                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2744                                PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2745           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2746           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2747         }
2748         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2749         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2750       }
2751       if (NewWeights.size() == 2) {
2752         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2753         FitWeights(NewWeights);
2754
2755         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),
2756                                            NewWeights.end());
2757         PBI->setMetadata(
2758             LLVMContext::MD_prof,
2759             MDBuilder(BI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
2760       } else
2761         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2762     } else {
2763       // Update PHI nodes in the common successors.
2764       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2765         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2766             PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2767         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2768         Instruction *MergedCond = nullptr;
2769         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2770           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2771           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2772           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2773           Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2774               Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2775           MergedCond = cast<Instruction>(
2776               Builder.CreateBinOp(Instruction::And, NotCond, New, "and.cond"));
2777           if (PBI_C->isOne())
2778             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2779                 Instruction::Or, PBI->getCondition(), MergedCond, "or.cond"));
2780         } else {
2781           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2782           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2783           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2784           MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2785               Instruction::And, PBI->getCondition(), New, "and.cond"));
2786           if (PBI_C->isOne()) {
2787             Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2788                 Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2789             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2790                 Instruction::Or, NotCond, MergedCond, "or.cond"));
2791           }
2792         }
2793         // Update PHI Node.
2794         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2795                                   MergedCond);
2796       }
2797       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2798       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2799       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2800       PBI = New_PBI;
2801     }
2802
2803     // If BI was a loop latch, it may have had associated loop metadata.
2804     // We need to copy it to the new latch, that is, PBI.
2805     if (MDNode *LoopMD = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_loop))
2806       PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_loop, LoopMD);
2807
2808     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2809     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2810
2811     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2812     for (Instruction &I : *BB)
2813       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2814         I.clone()->insertBefore(PBI);
2815
2816     return true;
2817   }
2818   return false;
2819 }
2820
2821 // If there is only one store in BB1 and BB2, return it, otherwise return
2822 // nullptr.
2823 static StoreInst *findUniqueStoreInBlocks(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2) {
2824   StoreInst *S = nullptr;
2825   for (auto *BB : {BB1, BB2}) {
2826     if (!BB)
2827       continue;
2828     for (auto &I : *BB)
2829       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I)) {
2830         if (S)
2831           // Multiple stores seen.
2832           return nullptr;
2833         else
2834           S = SI;
2835       }
2836   }
2837   return S;
2838 }
2839
2840 static Value *ensureValueAvailableInSuccessor(Value *V, BasicBlock *BB,
2841                                               Value *AlternativeV = nullptr) {
2842   // PHI is going to be a PHI node that allows the value V that is defined in
2843   // BB to be referenced in BB's only successor.
2844   //
2845   // If AlternativeV is nullptr, the only value we care about in PHI is V. It
2846   // doesn't matter to us what the other operand is (it'll never get used). We
2847   // could just create a new PHI with an undef incoming value, but that could
2848   // increase register pressure if EarlyCSE/InstCombine can't fold it with some
2849   // other PHI. So here we directly look for some PHI in BB's successor with V
2850   // as an incoming operand. If we find one, we use it, else we create a new
2851   // one.
2852   //
2853   // If AlternativeV is not nullptr, we care about both incoming values in PHI.
2854   // PHI must be exactly: phi <ty> [ %BB, %V ], [ %OtherBB, %AlternativeV]
2855   // where OtherBB is the single other predecessor of BB's only successor.
2856   PHINode *PHI = nullptr;
2857   BasicBlock *Succ = BB->getSingleSuccessor();
2858
2859   for (auto I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
2860     if (cast<PHINode>(I)->getIncomingValueForBlock(BB) == V) {
2861       PHI = cast<PHINode>(I);
2862       if (!AlternativeV)
2863         break;
2864
2865       assert(std::distance(pred_begin(Succ), pred_end(Succ)) == 2);
2866       auto PredI = pred_begin(Succ);
2867       BasicBlock *OtherPredBB = *PredI == BB ? *++PredI : *PredI;
2868       if (PHI->getIncomingValueForBlock(OtherPredBB) == AlternativeV)
2869         break;
2870       PHI = nullptr;
2871     }
2872   if (PHI)
2873     return PHI;
2874
2875   // If V is not an instruction defined in BB, just return it.
2876   if (!AlternativeV &&
2877       (!isa<Instruction>(V) || cast<Instruction>(V)->getParent() != BB))
2878     return V;
2879
2880   PHI = PHINode::Create(V->getType(), 2, "simplifycfg.merge", &Succ->front());
2881   PHI->addIncoming(V, BB);
2882   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(Succ))
2883     if (PredBB != BB)
2884       PHI->addIncoming(
2885           AlternativeV ? AlternativeV : UndefValue::get(V->getType()), PredBB);
2886   return PHI;
2887 }
2888
2889 static bool mergeConditionalStoreToAddress(BasicBlock *PTB, BasicBlock *PFB,
2890                                            BasicBlock *QTB, BasicBlock *QFB,
2891                                            BasicBlock *PostBB, Value *Address,
2892                                            bool InvertPCond, bool InvertQCond) {
2893   auto IsaBitcastOfPointerType = [](const Instruction &I) {
2894     return Operator::getOpcode(&I) == Instruction::BitCast &&
2895            I.getType()->isPointerTy();
2896   };
2897
2898   // If we're not in aggressive mode, we only optimize if we have some
2899   // confidence that by optimizing we'll allow P and/or Q to be if-converted.
2900   auto IsWorthwhile = [&](BasicBlock *BB) {
2901     if (!BB)
2902       return true;
2903     // Heuristic: if the block can be if-converted/phi-folded and the
2904     // instructions inside are all cheap (arithmetic/GEPs), it's worthwhile to
2905     // thread this store.
2906     unsigned N = 0;
2907     for (auto &I : *BB) {
2908       // Cheap instructions viable for folding.
2909       if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) ||
2910           isa<StoreInst>(I))
2911         ++N;
2912       // Free instructions.
2913       else if (isa<TerminatorInst>(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I) ||
2914                IsaBitcastOfPointerType(I))
2915         continue;
2916       else
2917         return false;
2918     }
2919     return N <= PHINodeFoldingThreshold;
2920   };
2921
2922   if (!MergeCondStoresAggressively &&
2923       (!IsWorthwhile(PTB) || !IsWorthwhile(PFB) || !IsWorthwhile(QTB) ||
2924        !IsWorthwhile(QFB)))
2925     return false;
2926
2927   // For every pointer, there must be exactly two stores, one coming from
2928   // PTB or PFB, and the other from QTB or QFB. We don't support more than one
2929   // store (to any address) in PTB,PFB or QTB,QFB.
2930   // FIXME: We could relax this restriction with a bit more work and performance
2931   // testing.
2932   StoreInst *PStore = findUniqueStoreInBlocks(PTB, PFB);
2933   StoreInst *QStore = findUniqueStoreInBlocks(QTB, QFB);
2934   if (!PStore || !QStore)
2935     return false;
2936
2937   // Now check the stores are compatible.
2938   if (!QStore->isUnordered() || !PStore->isUnordered())
2939     return false;
2940
2941   // Check that sinking the store won't cause program behavior changes. Sinking
2942   // the store out of the Q blocks won't change any behavior as we're sinking
2943   // from a block to its unconditional successor. But we're moving a store from
2944   // the P blocks down through the middle block (QBI) and past both QFB and QTB.
2945   // So we need to check that there are no aliasing loads or stores in
2946   // QBI, QTB and QFB. We also need to check there are no conflicting memory
2947   // operations between PStore and the end of its parent block.
2948   //
2949   // The ideal way to do this is to query AliasAnalysis, but we don't
2950   // preserve AA currently so that is dangerous. Be super safe and just
2951   // check there are no other memory operations at all.
2952   for (auto &I : *QFB->getSinglePredecessor())
2953     if (I.mayReadOrWriteMemory())
2954       return false;
2955   for (auto &I : *QFB)
2956     if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2957       return false;
2958   if (QTB)
2959     for (auto &I : *QTB)
2960       if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2961         return false;
2962   for (auto I = BasicBlock::iterator(PStore), E = PStore->getParent()->end();
2963        I != E; ++I)
2964     if (&*I != PStore && I->mayReadOrWriteMemory())
2965       return false;
2966
2967   // OK, we're going to sink the stores to PostBB. The store has to be
2968   // conditional though, so first create the predicate.
2969   Value *PCond = cast<BranchInst>(PFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2970                      ->getCondition();
2971   Value *QCond = cast<BranchInst>(QFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2972                      ->getCondition();
2973
2974   Value *PPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(PStore->getValueOperand(),
2975                                                 PStore->getParent());
2976   Value *QPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(QStore->getValueOperand(),
2977                                                 QStore->getParent(), PPHI);
2978
2979   IRBuilder<> QB(&*PostBB->getFirstInsertionPt());
2980
2981   Value *PPred = PStore->getParent() == PTB ? PCond : QB.CreateNot(PCond);
2982   Value *QPred = QStore->getParent() == QTB ? QCond : QB.CreateNot(QCond);
2983
2984   if (InvertPCond)
2985     PPred = QB.CreateNot(PPred);
2986   if (InvertQCond)
2987     QPred = QB.CreateNot(QPred);
2988   Value *CombinedPred = QB.CreateOr(PPred, QPred);
2989
2990   auto *T =
2991       SplitBlockAndInsertIfThen(CombinedPred, &*QB.GetInsertPoint(), false);
2992   QB.SetInsertPoint(T);
2993   StoreInst *SI = cast<StoreInst>(QB.CreateStore(QPHI, Address));
2994   AAMDNodes AAMD;
2995   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/false);
2996   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/true);
2997   SI->setAAMetadata(AAMD);
2998
2999   QStore->eraseFromParent();
3000   PStore->eraseFromParent();
3001
3002   return true;
3003 }
3004
3005 static bool mergeConditionalStores(BranchInst *PBI, BranchInst *QBI) {
3006   // The intention here is to find diamonds or triangles (see below) where each
3007   // conditional block contains a store to the same address. Both of these
3008   // stores are conditional, so they can't be unconditionally sunk. But it may
3009   // be profitable to speculatively sink the stores into one merged store at the
3010   // end, and predicate the merged store on the union of the two conditions of
3011   // PBI and QBI.
3012   //
3013   // This can reduce the number of stores executed if both of the conditions are
3014   // true, and can allow the blocks to become small enough to be if-converted.
3015   // This optimization will also chain, so that ladders of test-and-set
3016   // sequences can be if-converted away.
3017   //
3018   // We only deal with simple diamonds or triangles:
3019   //
3020   //     PBI       or      PBI        or a combination of the two
3021   //    /   \               | \
3022   //   PTB  PFB             |  PFB
3023   //    \   /               | /
3024   //     QBI                QBI
3025   //    /  \                | \
3026   //   QTB  QFB             |  QFB
3027   //    \  /                | /
3028   //    PostBB            PostBB
3029   //
3030   // We model triangles as a type of diamond with a nullptr "true" block.
3031   // Triangles are canonicalized so that the fallthrough edge is represented by
3032   // a true condition, as in the diagram above.
3033   //
3034   BasicBlock *PTB = PBI->getSuccessor(0);
3035   BasicBlock *PFB = PBI->getSuccessor(1);
3036   BasicBlock *QTB = QBI->getSuccessor(0);
3037   BasicBlock *QFB = QBI->getSuccessor(1);
3038   BasicBlock *PostBB = QFB->getSingleSuccessor();
3039
3040   bool InvertPCond = false, InvertQCond = false;
3041   // Canonicalize fallthroughs to the true branches.
3042   if (PFB == QBI->getParent()) {
3043     std::swap(PFB, PTB);
3044     InvertPCond = true;
3045   }
3046   if (QFB == PostBB) {
3047     std::swap(QFB, QTB);
3048     InvertQCond = true;
3049   }
3050
3051   // From this point on we can assume PTB or QTB may be fallthroughs but PFB
3052   // and QFB may not. Model fallthroughs as a nullptr block.
3053   if (PTB == QBI->getParent())
3054     PTB = nullptr;
3055   if (QTB == PostBB)
3056     QTB = nullptr;
3057
3058   // Legality bailouts. We must have at least the non-fallthrough blocks and
3059   // the post-dominating block, and the non-fallthroughs must only have one
3060   // predecessor.
3061   auto HasOnePredAndOneSucc = [](BasicBlock *BB, BasicBlock *P, BasicBlock *S) {
3062     return BB->getSinglePredecessor() == P && BB->getSingleSuccessor() == S;
3063   };
3064   if (!PostBB ||
3065       !HasOnePredAndOneSucc(PFB, PBI->getParent(), QBI->getParent()) ||
3066       !HasOnePredAndOneSucc(QFB, QBI->getParent(), PostBB))
3067     return false;
3068   if ((PTB && !HasOnePredAndOneSucc(PTB, PBI->getParent(), QBI->getParent())) ||
3069       (QTB && !HasOnePredAndOneSucc(QTB, QBI->getParent(), PostBB)))
3070     return false;
3071   if (PostBB->getNumUses() != 2 || QBI->getParent()->getNumUses() != 2)
3072     return false;
3073
3074   // OK, this is a sequence of two diamonds or triangles.
3075   // Check if there are stores in PTB or PFB that are repeated in QTB or QFB.
3076   SmallPtrSet<Value *, 4> PStoreAddresses, QStoreAddresses;
3077   for (auto *BB : {PTB, PFB}) {
3078     if (!BB)
3079       continue;
3080     for (auto &I : *BB)
3081       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3082         PStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3083   }
3084   for (auto *BB : {QTB, QFB}) {
3085     if (!BB)
3086       continue;
3087     for (auto &I : *BB)
3088       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3089         QStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3090   }
3091
3092   set_intersect(PStoreAddresses, QStoreAddresses);
3093   // set_intersect mutates PStoreAddresses in place. Rename it here to make it
3094   // clear what it contains.
3095   auto &CommonAddresses = PStoreAddresses;
3096
3097   bool Changed = false;
3098   for (auto *Address : CommonAddresses)
3099     Changed |= mergeConditionalStoreToAddress(
3100         PTB, PFB, QTB, QFB, PostBB, Address, InvertPCond, InvertQCond);
3101   return Changed;
3102 }
3103
3104 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
3105 /// this function tries to simplify it.  We know
3106 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
3107 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
3108 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
3109                                            const DataLayout &DL) {
3110   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
3111   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3112
3113   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
3114   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
3115   // this conditional branch redundant.
3116   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3117       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3118     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
3119     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
3120     if (BB->getSinglePredecessor()) {
3121       // Turn this into a branch on constant.
3122       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3123       BI->setCondition(
3124           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue));
3125       return true; // Nuke the branch on constant.
3126     }
3127
3128     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
3129     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
3130     // simplifycfg will thread the block.
3131     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
3132       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
3133       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
3134           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
3135           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
3136       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
3137       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
3138       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
3139       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
3140         BasicBlock *P = *PI;
3141         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) && PBI != BI &&
3142             PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3143             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3144           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3145           NewPN->addIncoming(
3146               ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue),
3147               P);
3148         } else {
3149           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
3150         }
3151       }
3152
3153       BI->setCondition(NewPN);
3154       return true;
3155     }
3156   }
3157
3158   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
3159     if (CE->canTrap())
3160       return false;
3161
3162   // If both branches are conditional and both contain stores to the same
3163   // address, remove the stores from the conditionals and create a conditional
3164   // merged store at the end.
3165   if (MergeCondStores && mergeConditionalStores(PBI, BI))
3166     return true;
3167
3168   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
3169   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
3170   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
3171   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3172   // Ignore dbg intrinsics.
3173   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3174     ++BBI;
3175   if (&*BBI != BI)
3176     return false;
3177
3178   int PBIOp, BIOp;
3179   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
3180     PBIOp = 0;
3181     BIOp = 0;
3182   } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
3183     PBIOp = 0;
3184     BIOp = 1;
3185   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
3186     PBIOp = 1;
3187     BIOp = 0;
3188   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
3189     PBIOp = 1;
3190     BIOp = 1;
3191   } else {
3192     return false;
3193   }
3194
3195   // Check to make sure that the other destination of this branch
3196   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
3197   // keep getting unwound.
3198   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
3199     return false;
3200
3201   // Do not perform this transformation if it would require
3202   // insertion of a large number of select instructions. For targets
3203   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
3204
3205   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
3206   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
3207   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
3208
3209   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
3210   unsigned NumPhis = 0;
3211   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin(); isa<PHINode>(II);
3212        ++II, ++NumPhis) {
3213     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
3214       return false;
3215
3216     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
3217     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3218     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
3219       if (CE->canTrap())
3220         return false;
3221
3222     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3223     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3224     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
3225       if (CE->canTrap())
3226         return false;
3227   }
3228
3229   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
3230   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
3231
3232   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
3233                << "AND: " << *BI->getParent());
3234
3235   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
3236   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
3237   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
3238   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
3239   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
3240   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
3241   // infinite loop with no cond branch.
3242   if (OtherDest == BB) {
3243     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
3244     // or it won't matter if it's hot. :)
3245     BasicBlock *InfLoopBlock =
3246         BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop", BB->getParent());
3247     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
3248     OtherDest = InfLoopBlock;
3249   }
3250
3251   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3252
3253   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
3254   // it alone, but modify PBI.
3255
3256   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
3257   Value *PBICond = PBI->getCondition();
3258   IRBuilder<NoFolder> Builder(PBI);
3259   if (PBIOp)
3260     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName() + ".not");
3261
3262   Value *BICond = BI->getCondition();
3263   if (BIOp)
3264     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName() + ".not");
3265
3266   // Merge the conditions.
3267   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
3268
3269   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
3270   PBI->setCondition(Cond);
3271   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
3272   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
3273
3274   // Update branch weight for PBI.
3275   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
3276   uint64_t PredCommon, PredOther, SuccCommon, SuccOther;
3277   bool HasWeights =
3278       extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
3279                              SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
3280   if (HasWeights) {
3281     PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3282     PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3283     SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3284     SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3285     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
3286     //                                    PredOther * SuccCommon.
3287     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
3288     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
3289                                   PredOther * SuccCommon,
3290                               PredOther * SuccOther};
3291     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
3292     FitWeights(NewWeights);
3293
3294     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3295                      MDBuilder(BI->getContext())
3296                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3297   }
3298
3299   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
3300   // block that are identical to the entries for BI's block.
3301   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
3302
3303   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
3304   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
3305   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
3306   // them agree.
3307   PHINode *PN;
3308   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
3309        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
3310     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3311     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3312     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3313     if (BIV != PBIV) {
3314       // Insert a select in PBI to pick the right value.
3315       SelectInst *NV = cast<SelectInst>(
3316           Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName() + ".mux"));
3317       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
3318       // Although the select has the same condition as PBI, the original branch
3319       // weights for PBI do not apply to the new select because the select's
3320       // 'logical' edges are incoming edges of the phi that is eliminated, not
3321       // the outgoing edges of PBI.
3322       if (HasWeights) {
3323         uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3324         uint64_t PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3325         uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3326         uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3327         // The weight to PredCommonDest should be PredCommon * SuccTotal.
3328         // The weight to PredOtherDest should be PredOther * SuccCommon.
3329         uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther),
3330                                   PredOther * SuccCommon};
3331
3332         FitWeights(NewWeights);
3333
3334         NV->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3335                         MDBuilder(BI->getContext())
3336                             .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3337       }
3338     }
3339   }
3340
3341   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
3342   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3343
3344   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
3345   // one fewer predecessor.
3346   return true;
3347 }
3348
3349 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
3350 // true or to FalseBB if Cond is false.
3351 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
3352 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
3353 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
3354 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
3355                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
3356                                        uint32_t TrueWeight,
3357                                        uint32_t FalseWeight) {
3358   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
3359   // First, figure out which successors to preserve.
3360   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
3361   // successor.
3362   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
3363   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
3364
3365   // Then remove the rest.
3366   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
3367     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
3368     if (Succ == KeepEdge1)
3369       KeepEdge1 = nullptr;
3370     else if (Succ == KeepEdge2)
3371       KeepEdge2 = nullptr;
3372     else
3373       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent(),
3374                               /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
3375   }
3376
3377   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
3378   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
3379
3380   // Insert an appropriate new terminator.
3381   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
3382     if (TrueBB == FalseBB)
3383       // We were only looking for one successor, and it was present.
3384       // Create an unconditional branch to it.
3385       Builder.CreateBr(TrueBB);
3386     else {
3387       // We found both of the successors we were looking for.
3388       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
3389       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
3390       if (TrueWeight != FalseWeight)
3391         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3392                            MDBuilder(OldTerm->getContext())
3393                                .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
3394     }
3395   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
3396     // Neither of the selected blocks were successors, so this
3397     // terminator must be unreachable.
3398     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
3399   } else {
3400     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
3401     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
3402     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
3403     if (!KeepEdge1)
3404       // Only TrueBB was found.
3405       Builder.CreateBr(TrueBB);
3406     else
3407       // Only FalseBB was found.
3408       Builder.CreateBr(FalseBB);
3409   }
3410
3411   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
3412   return true;
3413 }
3414
3415 // Replaces
3416 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
3417 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
3418 // unconditional otherwise.
3419 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
3420   // Check for constant integer values in the select.
3421   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
3422   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
3423   if (!TrueVal || !FalseVal)
3424     return false;
3425
3426   // Find the relevant condition and destinations.
3427   Value *Condition = Select->getCondition();
3428   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
3429   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
3430
3431   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
3432   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
3433   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3434   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3435   if (HasWeights) {
3436     GetBranchWeights(SI, Weights);
3437     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3438       TrueWeight =
3439           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).getSuccessorIndex()];
3440       FalseWeight =
3441           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).getSuccessorIndex()];
3442     }
3443   }
3444
3445   // Perform the actual simplification.
3446   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB, TrueWeight,
3447                                     FalseWeight);
3448 }
3449
3450 // Replaces
3451 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
3452 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
3453 // with
3454 //   (br cond, BlockA, BlockB).
3455 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
3456   // Check that both operands of the select are block addresses.
3457   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
3458   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
3459   if (!TBA || !FBA)
3460     return false;
3461
3462   // Extract the actual blocks.
3463   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
3464   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
3465
3466   // Perform the actual simplification.
3467   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB, 0,
3468                                     0);
3469 }
3470
3471 /// This is called when we find an icmp instruction
3472 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
3473 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
3474 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
3475 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
3476 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
3477 /// like:
3478 ///
3479 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
3480 /// DEFAULT:
3481 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
3482 ///   br label %end
3483 /// end:
3484 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
3485 ///
3486 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
3487 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
3488 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
3489     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
3490     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
3491     AssumptionCache *AC) {
3492   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
3493
3494   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
3495   // complex.
3496   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse())
3497     return false;
3498
3499   Value *V = ICI->getOperand(0);
3500   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
3501
3502   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
3503   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
3504   // fold the compared value into the switch to simplify things.
3505   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
3506   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator()))
3507     return false;
3508
3509   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
3510   if (SI->getCondition() != V)
3511     return false;
3512
3513   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
3514   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
3515   // away.
3516   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
3517     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
3518     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
3519     ICI->setOperand(0, VVal);
3520
3521     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
3522       ICI->replaceAllUsesWith(V);
3523       ICI->eraseFromParent();
3524     }
3525     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3526     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3527   }
3528
3529   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
3530   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
3531   // and zap it.
3532   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
3533     Value *V;
3534     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3535       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3536     else
3537       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3538
3539     ICI->replaceAllUsesWith(V);
3540     ICI->eraseFromParent();
3541     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3542     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3543   }
3544
3545   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
3546   // the block.
3547   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
3548   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
3549   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
3550       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
3551     return false;
3552
3553   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
3554   // true in the PHI.
3555   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3556   Constant *NewCst = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3557
3558   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3559     std::swap(DefaultCst, NewCst);
3560
3561   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
3562   // false depending on if it is EQ or NE.
3563   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
3564   ICI->eraseFromParent();
3565
3566   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
3567   // the switch to the merge point on the compared value.
3568   BasicBlock *NewBB =
3569       BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge", BB->getParent(), BB);
3570   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3571   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3572   if (HasWeights) {
3573     GetBranchWeights(SI, Weights);
3574     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3575       // Split weight for default case to case for "Cst".
3576       Weights[0] = (Weights[0] + 1) >> 1;
3577       Weights.push_back(Weights[0]);
3578
3579       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3580       SI->setMetadata(
3581           LLVMContext::MD_prof,
3582           MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
3583     }
3584   }
3585   SI->addCase(Cst, NewBB);
3586
3587   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
3588   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
3589   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
3590   Builder.CreateBr(SuccBlock);
3591   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
3592   return true;
3593 }
3594
3595 /// The specified branch is a conditional branch.
3596 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
3597 /// fold it into a switch instruction if so.
3598 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
3599                                       const DataLayout &DL) {
3600   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
3601   if (!Cond)
3602     return false;
3603
3604   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
3605   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
3606   // 'setne's and'ed together, collect them.
3607
3608   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
3609   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
3610   // Unpack the result
3611   SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Values = ConstantCompare.Vals;
3612   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
3613   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
3614   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
3615
3616   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
3617   if (!CompVal)
3618     return false;
3619
3620   // Avoid turning single icmps into a switch.
3621   if (UsedICmps <= 1)
3622     return false;
3623
3624   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
3625
3626   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
3627   // instruction can't handle, remove them now.
3628   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
3629   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
3630
3631   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
3632   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
3633   if (ExtraCase && Values.size() < 2)
3634     return false;
3635
3636   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
3637   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
3638
3639   // Figure out which block is which destination.
3640   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
3641   BasicBlock *EdgeBB = BI->getSuccessor(0);
3642   if (!TrueWhenEqual)
3643     std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
3644
3645   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3646
3647   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
3648                << " cases into SWITCH.  BB is:\n"
3649                << *BB);
3650
3651   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
3652   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
3653   // right before the condbr to handle it.
3654   if (ExtraCase) {
3655     BasicBlock *NewBB =
3656         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
3657     // Remove the uncond branch added to the old block.
3658     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
3659     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
3660
3661     if (TrueWhenEqual)
3662       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
3663     else
3664       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
3665
3666     OldTI->eraseFromParent();
3667
3668     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
3669     // for the edge we just added.
3670     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
3671
3672     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
3673                  << "\nEXTRABB = " << *BB);
3674     BB = NewBB;
3675   }
3676
3677   Builder.SetInsertPoint(BI);
3678   // Convert pointer to int before we switch.
3679   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
3680     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
3681         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
3682   }
3683
3684   // Create the new switch instruction now.
3685   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
3686
3687   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
3688   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
3689     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
3690
3691   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
3692   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
3693   // the number of edges added.
3694   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3695     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
3696     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3697     for (unsigned i = 0, e = Values.size() - 1; i != e; ++i)
3698       PN->addIncoming(InVal, BB);
3699   }
3700
3701   // Erase the old branch instruction.
3702   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3703
3704   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
3705   return true;
3706 }
3707
3708 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3709   if (isa<PHINode>(RI->getValue()))
3710     return SimplifyCommonResume(RI);
3711   else if (isa<LandingPadInst>(RI->getParent()->getFirstNonPHI()) &&
3712            RI->getValue() == RI->getParent()->getFirstNonPHI())
3713     // The resume must unwind the exception that caused control to branch here.
3714     return SimplifySingleResume(RI);
3715
3716   return false;
3717 }
3718
3719 // Simplify resume that is shared by several landing pads (phi of landing pad).
3720 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI) {
3721   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3722
3723   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics
3724   // between the phi of landing pads (RI->getValue()) and resume instruction.
3725   BasicBlock::iterator I = cast<Instruction>(RI->getValue())->getIterator(),
3726                        E = RI->getIterator();
3727   while (++I != E)
3728     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3729       return false;
3730
3731   SmallSet<BasicBlock *, 4> TrivialUnwindBlocks;
3732   auto *PhiLPInst = cast<PHINode>(RI->getValue());
3733
3734   // Check incoming blocks to see if any of them are trivial.
3735   for (unsigned Idx = 0, End = PhiLPInst->getNumIncomingValues(); Idx != End;
3736        Idx++) {
3737     auto *IncomingBB = PhiLPInst->getIncomingBlock(Idx);
3738     auto *IncomingValue = PhiLPInst->getIncomingValue(Idx);
3739
3740     // If the block has other successors, we can not delete it because
3741     // it has other dependents.
3742     if (IncomingBB->getUniqueSuccessor() != BB)
3743       continue;
3744
3745     auto *LandingPad = dyn_cast<LandingPadInst>(IncomingBB->getFirstNonPHI());
3746     // Not the landing pad that caused the control to branch here.
3747     if (IncomingValue != LandingPad)
3748       continue;
3749
3750     bool isTrivial = true;
3751
3752     I = IncomingBB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3753     E = IncomingBB->getTerminator()->getIterator();
3754     while (++I != E)
3755       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3756         isTrivial = false;
3757         break;
3758       }
3759
3760     if (isTrivial)
3761       TrivialUnwindBlocks.insert(IncomingBB);
3762   }
3763
3764   // If no trivial unwind blocks, don't do any simplifications.
3765   if (TrivialUnwindBlocks.empty())
3766     return false;
3767
3768   // Turn all invokes that unwind here into calls.
3769   for (auto *TrivialBB : TrivialUnwindBlocks) {
3770     // Blocks that will be simplified should be removed from the phi node.
3771     // Note there could be multiple edges to the resume block, and we need
3772     // to remove them all.
3773     while (PhiLPInst->getBasicBlockIndex(TrivialBB) != -1)
3774       BB->removePredecessor(TrivialBB, true);
3775
3776     for (pred_iterator PI = pred_begin(TrivialBB), PE = pred_end(TrivialBB);
3777          PI != PE;) {
3778       BasicBlock *Pred = *PI++;
3779       removeUnwindEdge(Pred);
3780     }
3781
3782     // In each SimplifyCFG run, only the current processed block can be erased.
3783     // Otherwise, it will break the iteration of SimplifyCFG pass. So instead
3784     // of erasing TrivialBB, we only remove the branch to the common resume
3785     // block so that we can later erase the resume block since it has no
3786     // predecessors.
3787     TrivialBB->getTerminator()->eraseFromParent();
3788     new UnreachableInst(RI->getContext(), TrivialBB);
3789   }
3790
3791   // Delete the resume block if all its predecessors have been removed.
3792   if (pred_empty(BB))
3793     BB->eraseFromParent();
3794
3795   return !TrivialUnwindBlocks.empty();
3796 }
3797
3798 // Simplify resume that is only used by a single (non-phi) landing pad.
3799 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySingleResume(ResumeInst *RI) {
3800   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3801   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
3802   assert(RI->getValue() == LPInst &&
3803          "Resume must unwind the exception that caused control to here");
3804
3805   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
3806   BasicBlock::iterator I = LPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3807   while (++I != E)
3808     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3809       return false;
3810
3811   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
3812   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3813     BasicBlock *Pred = *PI++;
3814     removeUnwindEdge(Pred);
3815   }
3816
3817   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
3818   BB->eraseFromParent();
3819   if (LoopHeaders)
3820     LoopHeaders->erase(BB);
3821   return true;
3822 }
3823
3824 static bool removeEmptyCleanup(CleanupReturnInst *RI) {
3825   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
3826   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
3827   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
3828   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
3829   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
3830   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
3831   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
3832   // simplified.
3833   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3834   CleanupPadInst *CPInst = RI->getCleanupPad();
3835   if (CPInst->getParent() != BB)
3836     // This isn't an empty cleanup.
3837     return false;
3838
3839   // We cannot kill the pad if it has multiple uses.  This typically arises
3840   // from unreachable basic blocks.
3841   if (!CPInst->hasOneUse())
3842     return false;
3843
3844   // Check that there are no other instructions except for benign intrinsics.
3845   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3846   while (++I != E) {
3847     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
3848     if (!II)
3849       return false;
3850
3851     Intrinsic::ID IntrinsicID = II->getIntrinsicID();
3852     switch (IntrinsicID) {
3853     case Intrinsic::dbg_declare:
3854     case Intrinsic::dbg_value:
3855     case Intrinsic::lifetime_end:
3856       break;
3857     default:
3858       return false;
3859     }
3860   }
3861
3862   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this will
3863   // set UnwindDest to nullptr.
3864   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3865   Instruction *DestEHPad = UnwindDest ? UnwindDest->getFirstNonPHI() : nullptr;
3866
3867   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
3868   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
3869   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
3870   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
3871   // are both EH pads).
3872   if (UnwindDest) {
3873     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
3874     // reference the block we are removing
3875     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
3876                               IE = DestEHPad->getIterator();
3877          I != IE; ++I) {
3878       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
3879
3880       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
3881       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
3882       assert(Idx != -1);
3883       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
3884       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
3885       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
3886       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3887       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3888       // pad being removed.
3889       //
3890       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3891       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3892       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3893       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3894       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3895       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3896
3897       // Remove the entry for the block we are deleting.
3898       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3899
3900       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3901         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3902         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3903         // DestPN.
3904         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues();
3905              SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3906           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3907                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3908         }
3909       } else {
3910         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3911         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3912         // predecessors with this value.
3913         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3914           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3915         }
3916       }
3917     }
3918
3919     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3920     Instruction *InsertPt = DestEHPad;
3921     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3922                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3923          I != IE;) {
3924       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3925       // being moved to another block.
3926       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3927       if (PN->use_empty())
3928         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3929         // when we erase BB below.
3930         continue;
3931
3932       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3933       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3934       // must be back edges which inherit the value from the path through
3935       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3936       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3937         if (pred != BB)
3938           PN->addIncoming(PN, pred);
3939       PN->moveBefore(InsertPt);
3940     }
3941   }
3942
3943   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3944     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3945     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3946     if (UnwindDest == nullptr) {
3947       removeUnwindEdge(PredBB);
3948     } else {
3949       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3950       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3951     }
3952   }
3953
3954   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3955   BB->eraseFromParent();
3956   return true;
3957 }
3958
3959 // Try to merge two cleanuppads together.
3960 static bool mergeCleanupPad(CleanupReturnInst *RI) {
3961   // Skip any cleanuprets which unwind to caller, there is nothing to merge
3962   // with.
3963   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3964   if (!UnwindDest)
3965     return false;
3966
3967   // This cleanupret isn't the only predecessor of this cleanuppad, it wouldn't
3968   // be safe to merge without code duplication.
3969   if (UnwindDest->getSinglePredecessor() != RI->getParent())
3970     return false;
3971
3972   // Verify that our cleanuppad's unwind destination is another cleanuppad.
3973   auto *SuccessorCleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(&UnwindDest->front());
3974   if (!SuccessorCleanupPad)
3975     return false;
3976
3977   CleanupPadInst *PredecessorCleanupPad = RI->getCleanupPad();
3978   // Replace any uses of the successor cleanupad with the predecessor pad
3979   // The only cleanuppad uses should be this cleanupret, it's cleanupret and
3980   // funclet bundle operands.
3981   SuccessorCleanupPad->replaceAllUsesWith(PredecessorCleanupPad);
3982   // Remove the old cleanuppad.
3983   SuccessorCleanupPad->eraseFromParent();
3984   // Now, we simply replace the cleanupret with a branch to the unwind
3985   // destination.
3986   BranchInst::Create(UnwindDest, RI->getParent());
3987   RI->eraseFromParent();
3988
3989   return true;
3990 }
3991
3992 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
3993   // It is possible to transiantly have an undef cleanuppad operand because we
3994   // have deleted some, but not all, dead blocks.
3995   // Eventually, this block will be deleted.
3996   if (isa<UndefValue>(RI->getOperand(0)))
3997     return false;
3998
3999   if (mergeCleanupPad(RI))
4000     return true;
4001
4002   if (removeEmptyCleanup(RI))
4003     return true;
4004
4005   return false;
4006 }
4007
4008 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
4009   BasicBlock *BB = RI->getParent();
4010   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
4011     return false;
4012
4013   // Find predecessors that end with branches.
4014   SmallVector<BasicBlock *, 8> UncondBranchPreds;
4015   SmallVector<BranchInst *, 8> CondBranchPreds;
4016   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
4017     BasicBlock *P = *PI;
4018     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
4019     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
4020       if (BI->isUnconditional())
4021         UncondBranchPreds.push_back(P);
4022       else
4023         CondBranchPreds.push_back(BI);
4024     }
4025   }
4026
4027   // If we found some, do the transformation!
4028   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
4029     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
4030       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
4031       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
4032                    << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
4033       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
4034     }
4035
4036     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
4037     if (pred_empty(BB)) {
4038       // We know there are no successors, so just nuke the block.
4039       BB->eraseFromParent();
4040       if (LoopHeaders)
4041         LoopHeaders->erase(BB);
4042     }
4043
4044     return true;
4045   }
4046
4047   // Check out all of the conditional branches going to this return
4048   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
4049   // branch itself into a select/return pair.
4050   while (!CondBranchPreds.empty()) {
4051     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
4052
4053     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
4054     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
4055         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
4056         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
4057       return true;
4058   }
4059   return false;
4060 }
4061
4062 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
4063   BasicBlock *BB = UI->getParent();
4064
4065   bool Changed = false;
4066
4067   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
4068   // be removed, do so.
4069   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
4070     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
4071     --BBI;
4072     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
4073     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
4074     // operations may have this effect.
4075     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4076       break;
4077
4078     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
4079       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
4080         if (SI->isVolatile())
4081           break;
4082       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4083         if (LI->isVolatile())
4084           break;
4085       } else if (auto *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
4086         if (RMWI->isVolatile())
4087           break;
4088       } else if (auto *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
4089         if (CXI->isVolatile())
4090           break;
4091       } else if (isa<CatchPadInst>(BBI)) {
4092         // A catchpad may invoke exception object constructors and such, which
4093         // in some languages can be arbitrary code, so be conservative by
4094         // default.
4095         // For CoreCLR, it just involves a type test, so can be removed.
4096         if (classifyEHPersonality(BB->getParent()->getPersonalityFn()) !=
4097             EHPersonality::CoreCLR)
4098           break;
4099       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
4100                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
4101         break;
4102       }
4103       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
4104       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
4105       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
4106       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
4107     }
4108
4109     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
4110     if (!BBI->use_empty())
4111       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
4112     BBI->eraseFromParent();
4113     Changed = true;
4114   }
4115
4116   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
4117   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
4118   if (&BB->front() != UI)
4119     return Changed;
4120
4121   SmallVector<BasicBlock *, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4122   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
4123     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
4124     IRBuilder<> Builder(TI);
4125     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
4126       if (BI->isUnconditional()) {
4127         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4128           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4129           TI->eraseFromParent();
4130           Changed = true;
4131         }
4132       } else {
4133         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4134           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
4135           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4136         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
4137           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
4138           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4139           Changed = true;
4140         }
4141       }
4142     } else if (auto *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
4143       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;
4144            ++i)
4145         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
4146           BB->removePredecessor(SI->getParent());
4147           SI->removeCase(i);
4148           --i;
4149           --e;
4150           Changed = true;
4151         }
4152     } else if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
4153       if (II->getUnwindDest() == BB) {
4154         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4155         Changed = true;
4156       }
4157     } else if (auto *CSI = dyn_cast<CatchSwitchInst>(TI)) {
4158       if (CSI->getUnwindDest() == BB) {
4159         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4160         Changed = true;
4161         continue;
4162       }
4163
4164       for (CatchSwitchInst::handler_iterator I = CSI->handler_begin(),
4165                                              E = CSI->handler_end();
4166            I != E; ++I) {
4167         if (*I == BB) {
4168           CSI->removeHandler(I);
4169           --I;
4170           --E;
4171           Changed = true;
4172         }
4173       }
4174       if (CSI->getNumHandlers() == 0) {
4175         BasicBlock *CatchSwitchBB = CSI->getParent();
4176         if (CSI->hasUnwindDest()) {
4177           // Redirect preds to the unwind dest
4178           CatchSwitchBB->replaceAllUsesWith(CSI->getUnwindDest());
4179         } else {
4180           // Rewrite all preds to unwind to caller (or from invoke to call).
4181           SmallVector<BasicBlock *, 8> EHPreds(predecessors(CatchSwitchBB));
4182           for (BasicBlock *EHPred : EHPreds)
4183             removeUnwindEdge(EHPred);
4184         }
4185         // The catchswitch is no longer reachable.
4186         new UnreachableInst(CSI->getContext(), CSI);
4187         CSI->eraseFromParent();
4188         Changed = true;
4189       }
4190     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI)) {
4191       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4192       TI->eraseFromParent();
4193       Changed = true;
4194     }
4195   }
4196
4197   // If this block is now dead, remove it.
4198   if (pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
4199     // We know there are no successors, so just nuke the block.
4200     BB->eraseFromParent();
4201     if (LoopHeaders)
4202       LoopHeaders->erase(BB);
4203     return true;
4204   }
4205
4206   return Changed;
4207 }
4208
4209 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
4210   assert(Cases.size() >= 1);
4211
4212   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
4213   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
4214     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
4215       return false;
4216   }
4217   return true;
4218 }
4219
4220 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
4221 /// comparison and branch.
4222 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4223   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4224
4225   bool HasDefault =
4226       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4227
4228   // Partition the cases into two sets with different destinations.
4229   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
4230   BasicBlock *DestB = nullptr;
4231   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesA;
4232   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesB;
4233
4234   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
4235     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
4236     if (!DestA)
4237       DestA = Dest;
4238     if (Dest == DestA) {
4239       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
4240       continue;
4241     }
4242     if (!DestB)
4243       DestB = Dest;
4244     if (Dest == DestB) {
4245       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
4246       continue;
4247     }
4248     return false; // More than two destinations.
4249   }
4250
4251   assert(DestA && DestB &&
4252          "Single-destination switch should have been folded.");
4253   assert(DestA != DestB);
4254   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
4255   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
4256   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
4257
4258   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
4259   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
4260   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
4261   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
4262   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
4263     ContiguousCases = &CasesA;
4264     ContiguousDest = DestA;
4265     OtherDest = DestB;
4266   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
4267     ContiguousCases = &CasesB;
4268     ContiguousDest = DestB;
4269     OtherDest = DestA;
4270   } else
4271     return false;
4272
4273   // Start building the compare and branch.
4274
4275   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
4276   Constant *NumCases =
4277       ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
4278
4279   Value *Sub = SI->getCondition();
4280   if (!Offset->isNullValue())
4281     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
4282
4283   Value *Cmp;
4284   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
4285   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
4286     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
4287   else
4288     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
4289   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
4290
4291   // Update weight for the newly-created conditional branch.
4292   if (HasBranchWeights(SI)) {
4293     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4294     GetBranchWeights(SI, Weights);
4295     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
4296       uint64_t TrueWeight = 0;
4297       uint64_t FalseWeight = 0;
4298       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
4299         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
4300           TrueWeight += Weights[I];
4301         else
4302           FalseWeight += Weights[I];
4303       }
4304       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
4305         TrueWeight /= 2;
4306         FalseWeight /= 2;
4307       }
4308       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4309                          MDBuilder(SI->getContext())
4310                              .createBranchWeights((uint32_t)TrueWeight,
4311                                                   (uint32_t)FalseWeight));
4312     }
4313   }
4314
4315   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
4316   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4317     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
4318     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest())
4319       ++PreviousEdges;
4320     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4321       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4322   }
4323   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4324     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
4325     if (OtherDest == SI->getDefaultDest())
4326       ++PreviousEdges;
4327     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4328       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4329   }
4330
4331   // Drop the switch.
4332   SI->eraseFromParent();
4333
4334   return true;
4335 }
4336
4337 /// Compute masked bits for the condition of a switch
4338 /// and use it to remove dead cases.
4339 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
4340                                      const DataLayout &DL) {
4341   Value *Cond = SI->getCondition();
4342   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
4343   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
4344   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
4345
4346   // We can also eliminate cases by determining that their values are outside of
4347   // the limited range of the condition based on how many significant (non-sign)
4348   // bits are in the condition value.
4349   unsigned ExtraSignBits = ComputeNumSignBits(Cond, DL, 0, AC, SI) - 1;
4350   unsigned MaxSignificantBitsInCond = Bits - ExtraSignBits;
4351
4352   // Gather dead cases.
4353   SmallVector<ConstantInt *, 8> DeadCases;
4354   for (auto &Case : SI->cases()) {
4355     APInt CaseVal = Case.getCaseValue()->getValue();
4356     if ((CaseVal & KnownZero) != 0 || (CaseVal & KnownOne) != KnownOne ||
4357         (CaseVal.getMinSignedBits() > MaxSignificantBitsInCond)) {
4358       DeadCases.push_back(Case.getCaseValue());
4359       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case " << CaseVal << " is dead.\n");
4360     }
4361   }
4362
4363   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the
4364   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some
4365   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
4366   // number of possible unique case values.
4367   bool HasDefault =
4368       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4369   const unsigned NumUnknownBits =
4370       Bits - (KnownZero.Or(KnownOne)).countPopulation();
4371   assert(NumUnknownBits <= Bits);
4372   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
4373       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&
4374       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
4375     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
4376     BasicBlock *NewDefault =
4377         SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(), SI->getParent(), "");
4378     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
4379     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
4380     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
4381     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
4382     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
4383     return true;
4384   }
4385
4386   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4387   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
4388   if (HasWeight) {
4389     GetBranchWeights(SI, Weights);
4390     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
4391   }
4392
4393   // Remove dead cases from the switch.
4394   for (ConstantInt *DeadCase : DeadCases) {
4395     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCase);
4396     assert(Case != SI->case_default() &&
4397            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
4398     if (HasWeight) {
4399       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex() + 1], Weights.back());
4400       Weights.pop_back();
4401     }
4402
4403     // Prune unused values from PHI nodes.
4404     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
4405     SI->removeCase(Case);
4406   }
4407   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
4408     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
4409     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4410                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
4411                         .createBranchWeights(MDWeights));
4412   }
4413
4414   return !DeadCases.empty();
4415 }
4416
4417 /// If BB would be eligible for simplification by
4418 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
4419 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
4420 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
4421 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
4422 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
4423                                               BasicBlock *BB, int *PhiIndex) {
4424   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
4425     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
4426   if (!BB->getSinglePredecessor())
4427     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
4428
4429   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4430   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
4431     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
4432
4433   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
4434
4435   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
4436   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4437     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
4438     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
4439
4440     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
4441     if (InValue != CaseValue)
4442       continue;
4443
4444     *PhiIndex = Idx;
4445     return PHI;
4446   }
4447
4448   return nullptr;
4449 }
4450
4451 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
4452 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
4453 /// blocks of the switch can be folded away.
4454 /// Returns true if a change is made.
4455 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
4456   typedef DenseMap<PHINode *, SmallVector<int, 4>> ForwardingNodesMap;
4457   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
4458
4459   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E;
4460        ++I) {
4461     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
4462     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
4463
4464     int PhiIndex;
4465     PHINode *PHI =
4466         FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest, &PhiIndex);
4467     if (!PHI)
4468       continue;
4469
4470     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
4471   }
4472
4473   bool Changed = false;
4474
4475   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
4476                                     E = ForwardingNodes.end();
4477        I != E; ++I) {
4478     PHINode *Phi = I->first;
4479     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
4480
4481     if (Indexes.size() < 2)
4482       continue;
4483
4484     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
4485       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
4486     Changed = true;
4487   }
4488
4489   return Changed;
4490 }
4491
4492 /// Return true if the backend will be able to handle
4493 /// initializing an array of constants like C.
4494 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C, const TargetTransformInfo &TTI) {
4495   if (C->isThreadDependent())
4496     return false;
4497   if (C->isDLLImportDependent())
4498     return false;
4499
4500   if (!isa<ConstantFP>(C) && !isa<ConstantInt>(C) &&
4501       !isa<ConstantPointerNull>(C) && !isa<GlobalValue>(C) &&
4502       !isa<UndefValue>(C) && !isa<ConstantExpr>(C))
4503     return false;
4504
4505   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
4506     if (!CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing())
4507       return false;
4508     if (!ValidLookupTableConstant(CE->getOperand(0), TTI))
4509       return false;
4510   }
4511
4512   if (!TTI.shouldBuildLookupTablesForConstant(C))
4513     return false;
4514
4515   return true;
4516 }
4517
4518 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
4519 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
4520 static Constant *
4521 LookupConstant(Value *V,
4522                const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4523   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4524     return C;
4525   return ConstantPool.lookup(V);
4526 }
4527
4528 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
4529 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
4530 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
4531 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
4532 static Constant *
4533 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
4534              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4535   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
4536     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
4537     if (!A)
4538       return nullptr;
4539     if (A->isAllOnesValue())
4540       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
4541     if (A->isNullValue())
4542       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
4543     return nullptr;
4544   }
4545
4546   SmallVector<Constant *, 4> COps;
4547   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
4548     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
4549       COps.push_back(A);
4550     else
4551       return nullptr;
4552   }
4553
4554   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
4555     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
4556                                            COps[1], DL);
4557   }
4558
4559   return ConstantFoldInstOperands(I, COps, DL);
4560 }
4561
4562 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
4563 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
4564 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
4565 /// case), of a switch instruction SI.
4566 static bool
4567 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
4568                BasicBlock **CommonDest,
4569                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
4570                const DataLayout &DL, const TargetTransformInfo &TTI) {
4571   // The block from which we enter the common destination.
4572   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
4573
4574   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
4575   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
4576   SmallDenseMap<Value *, Constant *> ConstantPool;
4577   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
4578   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
4579        ++I) {
4580     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
4581       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
4582       if (T->getNumSuccessors() != 1 || T->isExceptional())
4583         return false;
4584       Pred = CaseDest;
4585       CaseDest = T->getSuccessor(0);
4586     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
4587       // Skip debug intrinsic.
4588       continue;
4589     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
4590       // Instruction is side-effect free and constant.
4591
4592       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
4593       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
4594       // no longer dominate all its uses.
4595       for (auto &Use : I->uses()) {
4596         User *User = Use.getUser();
4597         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
4598           if (I->getParent() == CaseDest)
4599             continue;
4600         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
4601           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
4602             continue;
4603         return false;
4604       }
4605
4606       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
4607     } else {
4608       break;
4609     }
4610   }
4611
4612   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
4613   if (!*CommonDest)
4614     *CommonDest = CaseDest;
4615   // If the destination isn't the common one, abort.
4616   if (CaseDest != *CommonDest)
4617     return false;
4618
4619   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
4620   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
4621   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4622     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
4623     if (Idx == -1)
4624       continue;
4625
4626     Constant *ConstVal =
4627         LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx), ConstantPool);
4628     if (!ConstVal)
4629       return false;
4630
4631     // Be conservative about which kinds of constants we support.
4632     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal, TTI))
4633       return false;
4634
4635     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
4636   }
4637
4638   return Res.size() > 0;
4639 }
4640
4641 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
4642 // Result.
4643 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
4644                             SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4645                             Constant *Result) {
4646   for (auto &I : UniqueResults) {
4647     if (I.first == Result) {
4648       I.second.push_back(CaseVal);
4649       return;
4650     }
4651   }
4652   UniqueResults.push_back(
4653       std::make_pair(Result, SmallVector<ConstantInt *, 4>(1, CaseVal)));
4654 }
4655
4656 // Helper function that initializes a map containing
4657 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
4658 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
4659 // there is not a common destination block for the switch.
4660 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
4661                                   BasicBlock *&CommonDest,
4662                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4663                                   Constant *&DefaultResult,
4664                                   const DataLayout &DL,
4665                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
4666   for (auto &I : SI->cases()) {
4667     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
4668
4669     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4670     SwitchCaseResultsTy Results;
4671     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
4672                         DL, TTI))
4673       return false;
4674
4675     // Only one value per case is permitted
4676     if (Results.size() > 1)
4677       return false;
4678     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
4679
4680     // Check the PHI consistency.
4681     if (!PHI)
4682       PHI = Results[0].first;
4683     else if (PHI != Results[0].first)
4684       return false;
4685   }
4686   // Find the default result value.
4687   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
4688   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
4689   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
4690                  DL, TTI);
4691   // If the default value is not found abort unless the default destination
4692   // is unreachable.
4693   DefaultResult =
4694       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
4695   if ((!DefaultResult &&
4696        !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
4697     return false;
4698
4699   return true;
4700 }
4701
4702 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
4703 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
4704 // Example:
4705 // switch (a) {
4706 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
4707 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
4708 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
4709 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
4710 //   default:
4711 //     return 4;
4712 // }
4713 static Value *ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
4714                                    Constant *DefaultResult, Value *Condition,
4715                                    IRBuilder<> &Builder) {
4716   assert(ResultVector.size() == 2 &&
4717          "We should have exactly two unique results at this point");
4718   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
4719   // select or a two-way select if default is possible.
4720   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
4721       ResultVector[1].second.size() == 1) {
4722     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
4723     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
4724
4725     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
4726     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
4727     if (DefaultCanTrigger) {
4728       Value *const ValueCompare =
4729           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
4730       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
4731                                          DefaultResult, "switch.select");
4732     }
4733     Value *const ValueCompare =
4734         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
4735     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first,
4736                                 SelectValue, "switch.select");
4737   }
4738
4739   return nullptr;
4740 }
4741
4742 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
4743 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
4744 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
4745                                               Value *SelectValue,
4746                                               IRBuilder<> &Builder) {
4747   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
4748   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
4749     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
4750   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
4751
4752   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
4753
4754   // Remove the switch.
4755   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4756     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4757
4758     if (Succ == PHI->getParent())
4759       continue;
4760     Succ->removePredecessor(SelectBB);
4761   }
4762   SI->eraseFromParent();
4763 }
4764
4765 /// If the switch is only used to initialize one or more
4766 /// phi nodes in a common successor block with only two different
4767 /// constant values, replace the switch with select.
4768 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4769                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
4770                            const TargetTransformInfo &TTI) {
4771   Value *const Cond = SI->getCondition();
4772   PHINode *PHI = nullptr;
4773   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4774   Constant *DefaultResult;
4775   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
4776   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
4777   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
4778                              DL, TTI))
4779     return false;
4780   // Selects choose between maximum two values.
4781   if (UniqueResults.size() != 2)
4782     return false;
4783   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
4784
4785   Builder.SetInsertPoint(SI);
4786   Value *SelectValue =
4787       ConvertTwoCaseSwitch(UniqueResults, DefaultResult, Cond, Builder);
4788   if (SelectValue) {
4789     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
4790     return true;
4791   }
4792   // The switch couldn't be converted into a select.
4793   return false;
4794 }
4795
4796 namespace {
4797
4798 /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
4799 class SwitchLookupTable {
4800 public:
4801   /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
4802   /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
4803   SwitchLookupTable(
4804       Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4805       const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4806       Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
4807
4808   /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
4809   /// the position given by Index in the lookup table.
4810   Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
4811
4812   /// Return true if a table with TableSize elements of
4813   /// type ElementType would fit in a target-legal register.
4814   static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
4815                                  Type *ElementType);
4816
4817 private:
4818   // Depending on the contents of the table, it can be represented in
4819   // different ways.
4820   enum {
4821     // For tables where each element contains the same value, we just have to
4822     // store that single value and return it for each lookup.
4823     SingleValueKind,
4824
4825     // For tables where there is a linear relationship between table index
4826     // and values. We calculate the result with a simple multiplication
4827     // and addition instead of a table lookup.
4828     LinearMapKind,
4829
4830     // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
4831     // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
4832     // shift and mask operations.
4833     BitMapKind,
4834
4835     // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
4836     // instructions from the table.
4837     ArrayKind
4838   } Kind;
4839
4840   // For SingleValueKind, this is the single value.
4841   Constant *SingleValue;
4842
4843   // For BitMapKind, this is the bitmap.
4844   ConstantInt *BitMap;
4845   IntegerType *BitMapElementTy;
4846
4847   // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
4848   ConstantInt *LinearOffset;
4849   ConstantInt *LinearMultiplier;
4850
4851   // For ArrayKind, this is the array.
4852   GlobalVariable *Array;
4853 };
4854
4855 } // end anonymous namespace
4856
4857 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
4858     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4859     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4860     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
4861     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
4862       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
4863   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
4864   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
4865
4866   // If all values in the table are equal, this is that value.
4867   SingleValue = Values.begin()->second;
4868
4869   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
4870
4871   // Build up the table contents.
4872   SmallVector<Constant *, 64> TableContents(TableSize);
4873   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
4874     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
4875     Constant *CaseRes = Values[I].second;
4876     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
4877
4878     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue()).getLimitedValue();
4879     TableContents[Idx] = CaseRes;
4880
4881     if (CaseRes != SingleValue)
4882       SingleValue = nullptr;
4883   }
4884
4885   // Fill in any holes in the table with the default result.
4886   if (Values.size() < TableSize) {
4887     assert(DefaultValue &&
4888            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
4889     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
4890     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4891       if (!TableContents[I])
4892         TableContents[I] = DefaultValue;
4893     }
4894
4895     if (DefaultValue != SingleValue)
4896       SingleValue = nullptr;
4897   }
4898
4899   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
4900   // that single value.
4901   if (SingleValue) {
4902     Kind = SingleValueKind;
4903     return;
4904   }
4905
4906   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
4907   // table index.
4908   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
4909     bool LinearMappingPossible = true;
4910     APInt PrevVal;
4911     APInt DistToPrev;
4912     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
4913     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
4914     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4915       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
4916       if (!ConstVal) {
4917         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
4918         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
4919         LinearMappingPossible = false;
4920         break;
4921       }
4922       APInt Val = ConstVal->getValue();
4923       if (I != 0) {
4924         APInt Dist = Val - PrevVal;
4925         if (I == 1) {
4926           DistToPrev = Dist;
4927         } else if (Dist != DistToPrev) {
4928           LinearMappingPossible = false;
4929           break;
4930         }
4931       }
4932       PrevVal = Val;
4933     }
4934     if (LinearMappingPossible) {
4935       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
4936       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
4937       Kind = LinearMapKind;
4938       ++NumLinearMaps;
4939       return;
4940     }
4941   }
4942
4943   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
4944   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
4945     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
4946     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
4947     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
4948       TableInt <<= IT->getBitWidth();
4949       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
4950       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
4951         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
4952         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
4953       }
4954     }
4955     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
4956     BitMapElementTy = IT;
4957     Kind = BitMapKind;
4958     ++NumBitMaps;
4959     return;
4960   }
4961
4962   // Store the table in an array.
4963   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
4964   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
4965
4966   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/true,
4967                              GlobalVariable::PrivateLinkage, Initializer,
4968                              "switch.table");
4969   Array->setUnnamedAddr(GlobalValue::UnnamedAddr::Global);
4970   Kind = ArrayKind;
4971 }
4972
4973 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
4974   switch (Kind) {
4975   case SingleValueKind:
4976     return SingleValue;
4977   case LinearMapKind: {
4978     // Derive the result value from the input value.
4979     Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4980                                           false, "switch.idx.cast");
4981     if (!LinearMultiplier->isOne())
4982       Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4983     if (!LinearOffset->isZero())
4984       Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4985     return Result;
4986   }
4987   case BitMapKind: {
4988     // Type of the bitmap (e.g. i59).
4989     IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4990
4991     // Cast Index to the same type as the bitmap.
4992     // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4993     // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4994     Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4995
4996     // Multiply the shift amount by the element width.
4997     ShiftAmt = Builder.CreateMul(
4998         ShiftAmt, ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
4999         "switch.shiftamt");
5000
5001     // Shift down.
5002     Value *DownShifted =
5003         Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt, "switch.downshift");
5004     // Mask off.
5005     return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy, "switch.masked");
5006   }
5007   case ArrayKind: {
5008     // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
5009     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
5010     uint64_t TableSize =
5011         Array->getInitializer()->getType()->getArrayNumElements();
5012     if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
5013       Index = Builder.CreateZExt(
5014           Index, IntegerType::get(IT->getContext(), IT->getBitWidth() + 1),
5015           "switch.tableidx.zext");
5016
5017     Value *GEPIndices[] = {Builder.getInt32(0), Index};
5018     Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
5019                                            GEPIndices, "switch.gep");
5020     return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
5021   }
5022   }
5023   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
5024 }
5025
5026 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
5027                                            uint64_t TableSize,
5028                                            Type *ElementType) {
5029   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
5030   if (!IT)
5031     return false;
5032   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
5033   // are <= 15, we could try to narrow the type.
5034
5035   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
5036   if (TableSize >= UINT_MAX / IT->getBitWidth())
5037     return false;
5038   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
5039 }
5040
5041 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
5042 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
5043 static bool
5044 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
5045                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
5046                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
5047   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
5048     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
5049
5050   bool AllTablesFitInRegister = true;
5051   bool HasIllegalType = false;
5052   for (const auto &I : ResultTypes) {
5053     Type *Ty = I.second;
5054
5055     // Saturate this flag to true.
5056     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
5057
5058     // Saturate this flag to false.
5059     AllTablesFitInRegister =
5060         AllTablesFitInRegister &&
5061         SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
5062
5063     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
5064     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
5065     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
5066     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
5067       break;
5068   }
5069
5070   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
5071   if (AllTablesFitInRegister)
5072     return true;
5073
5074   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
5075   if (HasIllegalType)
5076     return false;
5077
5078   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
5079   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
5080   // FIXME: Find the best cut-off.
5081   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
5082 }
5083
5084 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
5085 /// \code
5086 ///     if (idx < tablesize)
5087 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
5088 ///     else
5089 ///        r = default_value;
5090 ///     if (r != default_value)
5091 ///        ...
5092 /// \endcode
5093 /// Is optimized to:
5094 /// \code
5095 ///     cond = idx < tablesize;
5096 ///     if (cond)
5097 ///        r = table[idx];
5098 ///     else
5099 ///        r = default_value;
5100 ///     if (cond)
5101 ///        ...
5102 /// \endcode
5103 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
5104 static void reuseTableCompare(
5105     User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock, BranchInst *RangeCheckBranch,
5106     Constant *DefaultValue,
5107     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values) {
5108
5109   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
5110   if (!CmpInst)
5111     return;
5112
5113   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
5114   // threading can do its work afterwards.
5115   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
5116     return;
5117
5118   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
5119   if (!CmpOp1)
5120     return;
5121
5122   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
5123   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
5124   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
5125
5126   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
5127   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5128                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
5129   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
5130     return;
5131
5132   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
5133   // compare result.
5134   for (auto ValuePair : Values) {
5135     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5136                                                 ValuePair.second, CmpOp1, true);
5137     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
5138       return;
5139     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
5140            "Expect true or false as compare result.");
5141   }
5142
5143   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
5144   // dominance check, but sufficient for our needs.
5145   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
5146   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
5147   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
5148   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
5149     BasicBlock *Pred = *PI;
5150     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
5151       return;
5152   }
5153
5154   if (DefaultConst == FalseConst) {
5155     // The compare yields the same result. We can replace it.
5156     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
5157     ++NumTableCmpReuses;
5158   } else {
5159     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
5160     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(
5161         RangeCmp, ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
5162         RangeCheckBranch);
5163     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
5164     ++NumTableCmpReuses;
5165   }
5166 }
5167
5168 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
5169 /// successor block with different constant values, replace the switch with
5170 /// lookup tables.
5171 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5172                                 const DataLayout &DL,
5173                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
5174   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
5175
5176   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
5177   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
5178     return false;
5179
5180   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
5181   // split off a dense part and build a lookup table for that.
5182
5183   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
5184   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
5185   // string and lookup indices into that.
5186
5187   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make
5188   // them
5189   // faster, so we don't analyze them.
5190   if (SI->getNumCases() < 3)
5191     return false;
5192
5193   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
5194   // common destination, as well as the min and max case values.
5195   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
5196   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
5197   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
5198   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
5199
5200   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
5201   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt *, Constant *>, 4> ResultListTy;
5202   SmallDenseMap<PHINode *, ResultListTy> ResultLists;
5203   SmallDenseMap<PHINode *, Constant *> DefaultResults;
5204   SmallDenseMap<PHINode *, Type *> ResultTypes;
5205   SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
5206
5207   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
5208     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
5209     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
5210       MinCaseVal = CaseVal;
5211     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
5212       MaxCaseVal = CaseVal;
5213
5214     // Resulting value at phi nodes for this case value.
5215     typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> ResultsTy;
5216     ResultsTy Results;
5217     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
5218                         Results, DL, TTI))
5219       return false;
5220
5221     // Append the result from this case to the list for each phi.
5222     for (const auto &I : Results) {
5223       PHINode *PHI = I.first;
5224       Constant *Value = I.second;
5225       if (!ResultLists.count(PHI))
5226         PHIs.push_back(PHI);
5227       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
5228     }
5229   }
5230
5231   // Keep track of the result types.
5232   for (PHINode *PHI : PHIs) {
5233     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
5234   }
5235
5236   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
5237   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
5238   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
5239   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
5240
5241   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
5242   // or a bitmask that fits in a register.
5243   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> DefaultResultsList;
5244   bool HasDefaultResults =
5245       GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest,
5246                      DefaultResultsList, DL, TTI);
5247
5248   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
5249   if (NeedMask) {
5250     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
5251     if (SI->getNumCases() < 4) // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
5252       return false;
5253     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
5254       return false;
5255   }
5256
5257   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
5258     PHINode *PHI = I.first;
5259     Constant *Result = I.second;
5260     DefaultResults[PHI] = Result;
5261   }
5262
5263   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
5264     return false;
5265
5266   // Create the BB that does the lookups.
5267   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
5268   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(
5269       Mod.getContext(), "switch.lookup", CommonDest->getParent(), CommonDest);
5270
5271   // Compute the table index value.
5272   Builder.SetInsertPoint(SI);
5273   Value *TableIndex =
5274       Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal, "switch.tableidx");
5275
5276   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
5277   // switching upon.
5278   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5279   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
5280   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
5281          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
5282          "representable value of its input integer type's size.");
5283
5284   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
5285   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
5286   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
5287   const bool DefaultIsReachable =
5288       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
5289   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
5290   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
5291
5292   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5293     Builder.CreateBr(LookupBB);
5294     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
5295     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
5296   } else {
5297     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(
5298         TableIndex, ConstantInt::get(MinCaseVal->getType(), TableSize));
5299     RangeCheckBranch =
5300         Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5301   }
5302
5303   // Populate the BB that does the lookups.
5304   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5305
5306   if (NeedMask) {
5307     // Before doing the lookup we do the hole check.
5308     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
5309     // and we create a new LookupBB.
5310     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
5311     MaskBB->setName("switch.hole_check");
5312     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(), "switch.lookup",
5313                                   CommonDest->getParent(), CommonDest);
5314
5315     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
5316     // unnecessary illegal types.
5317     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
5318     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
5319     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
5320     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
5321     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
5322     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
5323       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() - MinCaseVal->getValue())
5324                          .getLimitedValue();
5325       MaskInt |= One << Idx;
5326     }
5327     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
5328
5329     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
5330     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
5331     // else continue with table lookup.
5332     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
5333     Value *MaskIndex =
5334         Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy, "switch.maskindex");
5335     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex, "switch.shifted");
5336     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(
5337         Shifted, Type::getInt1Ty(Mod.getContext()), "switch.lobit");
5338     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5339
5340     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5341     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
5342   }
5343
5344   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5345     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
5346     // do not delete PHINodes here.
5347     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
5348                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
5349   }
5350
5351   bool ReturnedEarly = false;
5352   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
5353     PHINode *PHI = PHIs[I];
5354     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
5355
5356     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
5357     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
5358     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
5359
5360     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
5361
5362     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
5363     // do that right here.
5364     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
5365         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
5366       Builder.CreateRet(Result);
5367       ReturnedEarly = true;
5368       break;
5369     }
5370
5371     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
5372     // possible.
5373     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
5374       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
5375       // Search for compare instructions which use the phi.
5376       for (auto *User : PHI->users()) {
5377         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
5378       }
5379     }
5380
5381     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
5382   }
5383
5384   if (!ReturnedEarly)
5385     Builder.CreateBr(CommonDest);
5386
5387   // Remove the switch.
5388   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
5389     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
5390
5391     if (Succ == SI->getDefaultDest())
5392       continue;
5393     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
5394   }
5395   SI->eraseFromParent();
5396
5397   ++NumLookupTables;
5398   if (NeedMask)
5399     ++NumLookupTablesHoles;
5400   return true;
5401 }
5402
5403 static bool isSwitchDense(ArrayRef<int64_t> Values) {
5404   // See also SelectionDAGBuilder::isDense(), which this function was based on.
5405   uint64_t Diff = (uint64_t)Values.back() - (uint64_t)Values.front();
5406   uint64_t Range = Diff + 1;
5407   uint64_t NumCases = Values.size();
5408   // 40% is the default density for building a jump table in optsize/minsize mode.
5409   uint64_t MinDensity = 40;
5410
5411   return NumCases * 100 >= Range * MinDensity;
5412 }
5413
5414 // Try and transform a switch that has "holes" in it to a contiguous sequence
5415 // of cases.
5416 //
5417 // A switch such as: switch(i) {case 5: case 9: case 13: case 17:} can be
5418 // range-reduced to: switch ((i-5) / 4) {case 0: case 1: case 2: case 3:}.
5419 //
5420 // This converts a sparse switch into a dense switch which allows better
5421 // lowering and could also allow transforming into a lookup table.
5422 static bool ReduceSwitchRange(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5423                               const DataLayout &DL,
5424                               const TargetTransformInfo &TTI) {
5425   auto *CondTy = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5426   if (CondTy->getIntegerBitWidth() > 64 ||
5427       !DL.fitsInLegalInteger(CondTy->getIntegerBitWidth()))
5428     return false;
5429   // Only bother with this optimization if there are more than 3 switch cases;
5430   // SDAG will only bother creating jump tables for 4 or more cases.
5431   if (SI->getNumCases() < 4)
5432     return false;
5433
5434   // This transform is agnostic to the signedness of the input or case values. We
5435   // can treat the case values as signed or unsigned. We can optimize more common
5436   // cases such as a sequence crossing zero {-4,0,4,8} if we interpret case values
5437   // as signed.
5438   SmallVector<int64_t,4> Values;
5439   for (auto &C : SI->cases())
5440     Values.push_back(C.getCaseValue()->getValue().getSExtValue());
5441   std::sort(Values.begin(), Values.end());
5442
5443   // If the switch is already dense, there's nothing useful to do here.
5444   if (isSwitchDense(Values))
5445     return false;
5446
5447   // First, transform the values such that they start at zero and ascend.
5448   int64_t Base = Values[0];
5449   for (auto &V : Values)
5450     V -= Base;
5451
5452   // Now we have signed numbers that have been shifted so that, given enough
5453   // precision, there are no negative values. Since the rest of the transform
5454   // is bitwise only, we switch now to an unsigned representation.
5455   uint64_t GCD = 0;
5456   for (auto &V : Values)
5457     GCD = GreatestCommonDivisor64(GCD, (uint64_t)V);
5458
5459   // This transform can be done speculatively because it is so cheap - it results
5460   // in a single rotate operation being inserted. This can only happen if the
5461   // factor extracted is a power of 2.
5462   // FIXME: If the GCD is an odd number we can multiply by the multiplicative
5463   // inverse of GCD and then perform this transform.
5464   // FIXME: It's possible that optimizing a switch on powers of two might also
5465   // be beneficial - flag values are often powers of two and we could use a CLZ
5466   // as the key function.
5467   if (GCD <= 1 || !isPowerOf2_64(GCD))
5468     // No common divisor found or too expensive to compute key function.
5469     return false;
5470
5471   unsigned Shift = Log2_64(GCD);
5472   for (auto &V : Values)
5473     V = (int64_t)((uint64_t)V >> Shift);
5474
5475   if (!isSwitchDense(Values))
5476     // Transform didn't create a dense switch.
5477     return false;
5478
5479   // The obvious transform is to shift the switch condition right and emit a
5480   // check that the condition actually cleanly divided by GCD, i.e.
5481   //   C & (1 << Shift - 1) == 0
5482   // inserting a new CFG edge to handle the case where it didn't divide cleanly.
5483   //
5484   // A cheaper way of doing this is a simple ROTR(C, Shift). This performs the
5485   // shift and puts the shifted-off bits in the uppermost bits. If any of these
5486   // are nonzero then the switch condition will be very large and will hit the
5487   // default case.
5488
5489   auto *Ty = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5490   Builder.SetInsertPoint(SI);
5491   auto *ShiftC = ConstantInt::get(Ty, Shift);
5492   auto *Sub = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), ConstantInt::get(Ty, Base));
5493   auto *LShr = Builder.CreateLShr(Sub, ShiftC);
5494   auto *Shl = Builder.CreateShl(Sub, Ty->getBitWidth() - Shift);
5495   auto *Rot = Builder.CreateOr(LShr, Shl);
5496   SI->replaceUsesOfWith(SI->getCondition(), Rot);
5497
5498   for (SwitchInst::CaseIt C = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); C != E;
5499        ++C) {
5500     auto *Orig = C.getCaseValue();
5501     auto Sub = Orig->getValue() - APInt(Ty->getBitWidth(), Base);
5502     C.setValue(
5503         cast<ConstantInt>(ConstantInt::get(Ty, Sub.lshr(ShiftC->getValue()))));
5504   }
5505   return true;
5506 }
5507
5508 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
5509   BasicBlock *BB = SI->getParent();
5510
5511   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
5512     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5513     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
5514     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5515       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
5516         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5517
5518     Value *Cond = SI->getCondition();
5519     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
5520       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
5521         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5522
5523     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
5524     // away into any preds.
5525     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
5526     // Ignore dbg intrinsics.
5527     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
5528       ++BBI;
5529     if (SI == &*BBI)
5530       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
5531         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5532   }
5533
5534   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
5535   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
5536     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5537
5538   // Remove unreachable cases.
5539   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
5540     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5541
5542   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL, TTI))
5543     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5544
5545   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
5546     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5547
5548   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
5549     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5550
5551   if (ReduceSwitchRange(SI, Builder, DL, TTI))
5552     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5553
5554   return false;
5555 }
5556
5557 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
5558   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
5559   bool Changed = false;
5560
5561   // Eliminate redundant destinations.
5562   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
5563   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
5564     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
5565     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
5566       Dest->removePredecessor(BB);
5567       IBI->removeDestination(i);
5568       --i;
5569       --e;
5570       Changed = true;
5571     }
5572   }
5573
5574   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
5575     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
5576     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
5577     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5578     return true;
5579   }
5580
5581   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
5582     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
5583     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
5584     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5585     return true;
5586   }
5587
5588   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
5589     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
5590       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5591   }
5592   return Changed;
5593 }
5594
5595 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
5596 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
5597 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
5598 /// a shared handler.
5599 ///
5600 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
5601 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
5602 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
5603 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
5604 /// sinking in this file)
5605 ///
5606 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
5607 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
5608 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
5609 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
5610 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
5611 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
5612 ///
5613 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
5614 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
5615 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
5616 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
5617                                  BasicBlock *BB) {
5618   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
5619   assert(Succ);
5620   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
5621   // a phi into the merged landing pad block.
5622   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
5623     return false;
5624
5625   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
5626     if (BB == OtherPred)
5627       continue;
5628     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
5629     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
5630     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
5631       continue;
5632     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5633     }
5634     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
5635     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
5636       continue;
5637
5638     // We've found an identical block.  Update our predecessors to take that
5639     // path instead and make ourselves dead.
5640     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
5641     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
5642     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
5643       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
5644       assert(II->getNormalDest() != BB && II->getUnwindDest() == BB &&
5645              "unexpected successor");
5646       II->setUnwindDest(OtherPred);
5647     }
5648
5649     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
5650     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
5651     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end(); I != E;) {
5652       Instruction &Inst = *I;
5653       I++;
5654       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
5655         Inst.eraseFromParent();
5656     }
5657
5658     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
5659     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
5660     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
5661       Succ->removePredecessor(BB);
5662     }
5663
5664     IRBuilder<> Builder(BI);
5665     Builder.CreateUnreachable();
5666     BI->eraseFromParent();
5667     return true;
5668   }
5669   return false;
5670 }
5671
5672 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI,
5673                                           IRBuilder<> &Builder) {
5674   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5675
5676   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
5677     return true;
5678
5679   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
5680   // if LoopHeader is provided, check if the block is a loop header
5681   // (This is for early invocations before loop simplify and vectorization
5682   // to keep canonical loop forms for nested loops.
5683   // These blocks can be eliminated when the pass is invoked later
5684   // in the back-end.)
5685   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
5686   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
5687       (!LoopHeaders || !LoopHeaders->count(BB)) &&
5688       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
5689     return true;
5690
5691   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
5692   // against a constant, try to simplify the block.
5693   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
5694     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
5695       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
5696         ;
5697       if (I->isTerminator() &&
5698           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
5699                                                 BonusInstThreshold, AC))
5700         return true;
5701     }
5702
5703   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
5704   // equivalent.
5705   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
5706     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5707     }
5708     if (I->isTerminator() && TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
5709       return true;
5710   }
5711
5712   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5713   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
5714   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
5715   // for PHI nodes in common successor.
5716   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5717     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5718   return false;
5719 }
5720
5721 static BasicBlock *allPredecessorsComeFromSameSource(BasicBlock *BB) {
5722   BasicBlock *PredPred = nullptr;
5723   for (auto *P : predecessors(BB)) {
5724     BasicBlock *PPred = P->getSinglePredecessor();
5725     if (!PPred || (PredPred && PredPred != PPred))
5726       return nullptr;
5727     PredPred = PPred;
5728   }
5729   return PredPred;
5730 }
5731
5732 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
5733   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5734
5735   // Conditional branch
5736   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
5737     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5738     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
5739     // switch.
5740     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5741       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
5742         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5743
5744     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
5745     // Ignore dbg intrinsics.
5746     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
5747     // Ignore dbg intrinsics.
5748     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5749       ++I;
5750     if (&*I == BI) {
5751       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5752         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5753     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
5754       ++I;
5755       // Ignore dbg intrinsics.
5756       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5757         ++I;
5758       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5759         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5760     }
5761   }
5762
5763   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
5764   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
5765     return true;
5766
5767   // If this basic block has a single dominating predecessor block and the
5768   // dominating block's condition implies BI's condition, we know the direction
5769   // of the BI branch.
5770   if (BasicBlock *Dom = BB->getSinglePredecessor()) {
5771     auto *PBI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(Dom->getTerminator());
5772     if (PBI && PBI->isConditional() &&
5773         PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1) &&
5774         (PBI->getSuccessor(0) == BB || PBI->getSuccessor(1) == BB)) {
5775       bool CondIsFalse = PBI->getSuccessor(1) == BB;
5776       Optional<bool> Implication = isImpliedCondition(
5777           PBI->getCondition(), BI->getCondition(), DL, CondIsFalse);
5778       if (Implication) {
5779         // Turn this into a branch on constant.
5780         auto *OldCond = BI->getCondition();
5781         ConstantInt *CI = *Implication
5782                               ? ConstantInt::getTrue(BB->getContext())
5783                               : ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
5784         BI->setCondition(CI);
5785         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
5786         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5787       }
5788     }
5789   }
5790
5791   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5792   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
5793   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
5794   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5795     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5796
5797   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
5798   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
5799   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
5800   // can hoist it up to the branching block.
5801   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
5802     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5803       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
5804         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5805     } else {
5806       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
5807       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
5808       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
5809       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5810           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
5811         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
5812           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5813     }
5814   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5815     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
5816     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
5817     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
5818     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5819         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
5820       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
5821         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5822   }
5823
5824   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
5825   // through this block if any PHI node entries are constants.
5826   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
5827     if (PN->getParent() == BI->getParent())
5828       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
5829         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5830
5831   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
5832   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
5833     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
5834       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5835         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI, DL))
5836           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5837
5838   // Look for diamond patterns.
5839   if (MergeCondStores)
5840     if (BasicBlock *PrevBB = allPredecessorsComeFromSameSource(BB))
5841       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PrevBB->getTerminator()))
5842         if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5843           if (mergeConditionalStores(PBI, BI))
5844             return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5845
5846   return false;
5847 }
5848
5849 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
5850 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
5851   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
5852   if (!C)
5853     return false;
5854
5855   if (I->use_empty())
5856     return false;
5857
5858   if (C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C)) {
5859     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
5860     User *Use = *I->user_begin();
5861
5862     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
5863     // control flow (eg. calls)
5864     for (BasicBlock::iterator
5865              i = ++BasicBlock::iterator(I),
5866              UI = BasicBlock::iterator(dyn_cast<Instruction>(Use));
5867          i != UI; ++i)
5868       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
5869         return false;
5870
5871     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
5872     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
5873       if (GEP->getPointerOperand() == I)
5874         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
5875
5876     // Look through bitcasts.
5877     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
5878       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
5879
5880     // Load from null is undefined.
5881     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
5882       if (!LI->isVolatile())
5883         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
5884
5885     // Store to null is undefined.
5886     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
5887       if (!SI->isVolatile())
5888         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 &&
5889                SI->getPointerOperand() == I;
5890
5891     // A call to null is undefined.
5892     if (auto CS = CallSite(Use))
5893       return CS.getCalledValue() == I;
5894   }
5895   return false;
5896 }
5897
5898 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
5899 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
5900 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
5901   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
5902        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
5903     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5904       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
5905         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
5906         IRBuilder<> Builder(T);
5907         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
5908           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
5909           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
5910           // destination from conditional branches.
5911           if (BI->isUnconditional())
5912             Builder.CreateUnreachable();
5913           else
5914             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1)
5915                                                        : BI->getSuccessor(0));
5916           BI->eraseFromParent();
5917           return true;
5918         }
5919         // TODO: SwitchInst.
5920       }
5921
5922   return false;
5923 }
5924
5925 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
5926   bool Changed = false;
5927
5928   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
5929   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
5930
5931   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
5932   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
5933   if ((pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
5934       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
5935     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
5936     DeleteDeadBlock(BB);
5937     return true;
5938   }
5939
5940   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
5941   // away...
5942   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
5943
5944   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
5945   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
5946
5947   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
5948   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
5949
5950   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
5951   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
5952   // if there are no PHI nodes.
5953   //
5954   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
5955     return true;
5956
5957   IRBuilder<> Builder(BB);
5958
5959   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
5960   // eliminate it, do so now.
5961   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
5962     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
5963       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
5964
5965   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
5966   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
5967     if (BI->isUnconditional()) {
5968       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder))
5969         return true;
5970     } else {
5971       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder))
5972         return true;
5973     }
5974   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5975     if (SimplifyReturn(RI, Builder))
5976       return true;
5977   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
5978     if (SimplifyResume(RI, Builder))
5979       return true;
5980   } else if (CleanupReturnInst *RI =
5981                  dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5982     if (SimplifyCleanupReturn(RI))
5983       return true;
5984   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
5985     if (SimplifySwitch(SI, Builder))
5986       return true;
5987   } else if (UnreachableInst *UI =
5988                  dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
5989     if (SimplifyUnreachable(UI))
5990       return true;
5991   } else if (IndirectBrInst *IBI =
5992                  dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
5993     if (SimplifyIndirectBr(IBI))
5994       return true;
5995   }
5996
5997   return Changed;
5998 }
5999
6000 /// This function is used to do simplification of a CFG.
6001 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
6002 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
6003 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
6004 ///
6005 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
6006                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
6007                        SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders) {
6008   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
6009                         BonusInstThreshold, AC, LoopHeaders)
6010       .run(BB);
6011 }