]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/SimplifyCFG.cpp
Update lld to trunk r290819 and resolve conflicts.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/ADT/APInt.h"
15 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
18 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
19 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Analysis/EHPersonalities.h"
27 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
28 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
29 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
30 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
31 #include "llvm/IR/CallSite.h"
32 #include "llvm/IR/CFG.h"
33 #include "llvm/IR/Constant.h"
34 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
35 #include "llvm/IR/Constants.h"
36 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
37 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
38 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
39 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
40 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
41 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
42 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
43 #include "llvm/IR/Instruction.h"
44 #include "llvm/IR/Instructions.h"
45 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
46 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
47 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
48 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
49 #include "llvm/IR/Metadata.h"
50 #include "llvm/IR/Module.h"
51 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
52 #include "llvm/IR/Operator.h"
53 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/IR/Type.h"
55 #include "llvm/IR/User.h"
56 #include "llvm/IR/Value.h"
57 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
58 #include "llvm/Support/Casting.h"
59 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
60 #include "llvm/Support/Debug.h"
61 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
62 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
63 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
64 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
65 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
66 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
67 #include <algorithm>
68 #include <cassert>
69 #include <climits>
70 #include <cstddef>
71 #include <cstdint>
72 #include <iterator>
73 #include <map>
74 #include <set>
75 #include <utility>
76 #include <vector>
77
78 using namespace llvm;
79 using namespace PatternMatch;
80
81 #define DEBUG_TYPE "simplifycfg"
82
83 // Chosen as 2 so as to be cheap, but still to have enough power to fold
84 // a select, so the "clamp" idiom (of a min followed by a max) will be caught.
85 // To catch this, we need to fold a compare and a select, hence '2' being the
86 // minimum reasonable default.
87 static cl::opt<unsigned> PHINodeFoldingThreshold(
88     "phi-node-folding-threshold", cl::Hidden, cl::init(2),
89     cl::desc(
90         "Control the amount of phi node folding to perform (default = 2)"));
91
92 static cl::opt<bool> DupRet(
93     "simplifycfg-dup-ret", cl::Hidden, cl::init(false),
94     cl::desc("Duplicate return instructions into unconditional branches"));
95
96 static cl::opt<bool>
97     SinkCommon("simplifycfg-sink-common", cl::Hidden, cl::init(true),
98                cl::desc("Sink common instructions down to the end block"));
99
100 static cl::opt<bool> HoistCondStores(
101     "simplifycfg-hoist-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
102     cl::desc("Hoist conditional stores if an unconditional store precedes"));
103
104 static cl::opt<bool> MergeCondStores(
105     "simplifycfg-merge-cond-stores", cl::Hidden, cl::init(true),
106     cl::desc("Hoist conditional stores even if an unconditional store does not "
107              "precede - hoist multiple conditional stores into a single "
108              "predicated store"));
109
110 static cl::opt<bool> MergeCondStoresAggressively(
111     "simplifycfg-merge-cond-stores-aggressively", cl::Hidden, cl::init(false),
112     cl::desc("When merging conditional stores, do so even if the resultant "
113              "basic blocks are unlikely to be if-converted as a result"));
114
115 static cl::opt<bool> SpeculateOneExpensiveInst(
116     "speculate-one-expensive-inst", cl::Hidden, cl::init(true),
117     cl::desc("Allow exactly one expensive instruction to be speculatively "
118              "executed"));
119
120 static cl::opt<unsigned> MaxSpeculationDepth(
121     "max-speculation-depth", cl::Hidden, cl::init(10),
122     cl::desc("Limit maximum recursion depth when calculating costs of "
123              "speculatively executed instructions"));
124
125 STATISTIC(NumBitMaps, "Number of switch instructions turned into bitmaps");
126 STATISTIC(NumLinearMaps,
127           "Number of switch instructions turned into linear mapping");
128 STATISTIC(NumLookupTables,
129           "Number of switch instructions turned into lookup tables");
130 STATISTIC(
131     NumLookupTablesHoles,
132     "Number of switch instructions turned into lookup tables (holes checked)");
133 STATISTIC(NumTableCmpReuses, "Number of reused switch table lookup compares");
134 STATISTIC(NumSinkCommons,
135           "Number of common instructions sunk down to the end block");
136 STATISTIC(NumSpeculations, "Number of speculative executed instructions");
137
138 namespace {
139
140 // The first field contains the value that the switch produces when a certain
141 // case group is selected, and the second field is a vector containing the
142 // cases composing the case group.
143 typedef SmallVector<std::pair<Constant *, SmallVector<ConstantInt *, 4>>, 2>
144     SwitchCaseResultVectorTy;
145 // The first field contains the phi node that generates a result of the switch
146 // and the second field contains the value generated for a certain case in the
147 // switch for that PHI.
148 typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> SwitchCaseResultsTy;
149
150 /// ValueEqualityComparisonCase - Represents a case of a switch.
151 struct ValueEqualityComparisonCase {
152   ConstantInt *Value;
153   BasicBlock *Dest;
154
155   ValueEqualityComparisonCase(ConstantInt *Value, BasicBlock *Dest)
156       : Value(Value), Dest(Dest) {}
157
158   bool operator<(ValueEqualityComparisonCase RHS) const {
159     // Comparing pointers is ok as we only rely on the order for uniquing.
160     return Value < RHS.Value;
161   }
162
163   bool operator==(BasicBlock *RHSDest) const { return Dest == RHSDest; }
164 };
165
166 class SimplifyCFGOpt {
167   const TargetTransformInfo &TTI;
168   const DataLayout &DL;
169   unsigned BonusInstThreshold;
170   AssumptionCache *AC;
171   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders;
172   Value *isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI);
173   BasicBlock *GetValueEqualityComparisonCases(
174       TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases);
175   bool SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(TerminatorInst *TI,
176                                                      BasicBlock *Pred,
177                                                      IRBuilder<> &Builder);
178   bool FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
179                                            IRBuilder<> &Builder);
180
181   bool SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
182   bool SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder);
183   bool SimplifySingleResume(ResumeInst *RI);
184   bool SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI);
185   bool SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI);
186   bool SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI);
187   bool SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder);
188   bool SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI);
189   bool SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
190   bool SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder);
191
192 public:
193   SimplifyCFGOpt(const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
194                  unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
195                  SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders)
196       : TTI(TTI), DL(DL), BonusInstThreshold(BonusInstThreshold), AC(AC),
197         LoopHeaders(LoopHeaders) {}
198
199   bool run(BasicBlock *BB);
200 };
201
202 } // end anonymous namespace
203
204 /// Return true if it is safe to merge these two
205 /// terminator instructions together.
206 static bool
207 SafeToMergeTerminators(TerminatorInst *SI1, TerminatorInst *SI2,
208                        SmallSetVector<BasicBlock *, 4> *FailBlocks = nullptr) {
209   if (SI1 == SI2)
210     return false; // Can't merge with self!
211
212   // It is not safe to merge these two switch instructions if they have a common
213   // successor, and if that successor has a PHI node, and if *that* PHI node has
214   // conflicting incoming values from the two switch blocks.
215   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
216   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
217
218   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
219   bool Fail = false;
220   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
221     if (SI1Succs.count(Succ))
222       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
223         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
224         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) !=
225             PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)) {
226           if (FailBlocks)
227             FailBlocks->insert(Succ);
228           Fail = true;
229         }
230       }
231
232   return !Fail;
233 }
234
235 /// Return true if it is safe and profitable to merge these two terminator
236 /// instructions together, where SI1 is an unconditional branch. PhiNodes will
237 /// store all PHI nodes in common successors.
238 static bool
239 isProfitableToFoldUnconditional(BranchInst *SI1, BranchInst *SI2,
240                                 Instruction *Cond,
241                                 SmallVectorImpl<PHINode *> &PhiNodes) {
242   if (SI1 == SI2)
243     return false; // Can't merge with self!
244   assert(SI1->isUnconditional() && SI2->isConditional());
245
246   // We fold the unconditional branch if we can easily update all PHI nodes in
247   // common successors:
248   // 1> We have a constant incoming value for the conditional branch;
249   // 2> We have "Cond" as the incoming value for the unconditional branch;
250   // 3> SI2->getCondition() and Cond have same operands.
251   CmpInst *Ci2 = dyn_cast<CmpInst>(SI2->getCondition());
252   if (!Ci2)
253     return false;
254   if (!(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(0) &&
255         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(1)) &&
256       !(Cond->getOperand(0) == Ci2->getOperand(1) &&
257         Cond->getOperand(1) == Ci2->getOperand(0)))
258     return false;
259
260   BasicBlock *SI1BB = SI1->getParent();
261   BasicBlock *SI2BB = SI2->getParent();
262   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SI1Succs(succ_begin(SI1BB), succ_end(SI1BB));
263   for (BasicBlock *Succ : successors(SI2BB))
264     if (SI1Succs.count(Succ))
265       for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
266         PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
267         if (PN->getIncomingValueForBlock(SI1BB) != Cond ||
268             !isa<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(SI2BB)))
269           return false;
270         PhiNodes.push_back(PN);
271       }
272   return true;
273 }
274
275 /// Update PHI nodes in Succ to indicate that there will now be entries in it
276 /// from the 'NewPred' block. The values that will be flowing into the PHI nodes
277 /// will be the same as those coming in from ExistPred, an existing predecessor
278 /// of Succ.
279 static void AddPredecessorToBlock(BasicBlock *Succ, BasicBlock *NewPred,
280                                   BasicBlock *ExistPred) {
281   if (!isa<PHINode>(Succ->begin()))
282     return; // Quick exit if nothing to do
283
284   PHINode *PN;
285   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
286     PN->addIncoming(PN->getIncomingValueForBlock(ExistPred), NewPred);
287 }
288
289 /// Compute an abstract "cost" of speculating the given instruction,
290 /// which is assumed to be safe to speculate. TCC_Free means cheap,
291 /// TCC_Basic means less cheap, and TCC_Expensive means prohibitively
292 /// expensive.
293 static unsigned ComputeSpeculationCost(const User *I,
294                                        const TargetTransformInfo &TTI) {
295   assert(isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
296          "Instruction is not safe to speculatively execute!");
297   return TTI.getUserCost(I);
298 }
299
300 /// If we have a merge point of an "if condition" as accepted above,
301 /// return true if the specified value dominates the block.  We
302 /// don't handle the true generality of domination here, just a special case
303 /// which works well enough for us.
304 ///
305 /// If AggressiveInsts is non-null, and if V does not dominate BB, we check to
306 /// see if V (which must be an instruction) and its recursive operands
307 /// that do not dominate BB have a combined cost lower than CostRemaining and
308 /// are non-trapping.  If both are true, the instruction is inserted into the
309 /// set and true is returned.
310 ///
311 /// The cost for most non-trapping instructions is defined as 1 except for
312 /// Select whose cost is 2.
313 ///
314 /// After this function returns, CostRemaining is decreased by the cost of
315 /// V plus its non-dominating operands.  If that cost is greater than
316 /// CostRemaining, false is returned and CostRemaining is undefined.
317 static bool DominatesMergePoint(Value *V, BasicBlock *BB,
318                                 SmallPtrSetImpl<Instruction *> *AggressiveInsts,
319                                 unsigned &CostRemaining,
320                                 const TargetTransformInfo &TTI,
321                                 unsigned Depth = 0) {
322   // It is possible to hit a zero-cost cycle (phi/gep instructions for example),
323   // so limit the recursion depth.
324   // TODO: While this recursion limit does prevent pathological behavior, it
325   // would be better to track visited instructions to avoid cycles.
326   if (Depth == MaxSpeculationDepth)
327     return false;
328
329   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
330   if (!I) {
331     // Non-instructions all dominate instructions, but not all constantexprs
332     // can be executed unconditionally.
333     if (ConstantExpr *C = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
334       if (C->canTrap())
335         return false;
336     return true;
337   }
338   BasicBlock *PBB = I->getParent();
339
340   // We don't want to allow weird loops that might have the "if condition" in
341   // the bottom of this block.
342   if (PBB == BB)
343     return false;
344
345   // If this instruction is defined in a block that contains an unconditional
346   // branch to BB, then it must be in the 'conditional' part of the "if
347   // statement".  If not, it definitely dominates the region.
348   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
349   if (!BI || BI->isConditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
350     return true;
351
352   // If we aren't allowing aggressive promotion anymore, then don't consider
353   // instructions in the 'if region'.
354   if (!AggressiveInsts)
355     return false;
356
357   // If we have seen this instruction before, don't count it again.
358   if (AggressiveInsts->count(I))
359     return true;
360
361   // Okay, it looks like the instruction IS in the "condition".  Check to
362   // see if it's a cheap instruction to unconditionally compute, and if it
363   // only uses stuff defined outside of the condition.  If so, hoist it out.
364   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
365     return false;
366
367   unsigned Cost = ComputeSpeculationCost(I, TTI);
368
369   // Allow exactly one instruction to be speculated regardless of its cost
370   // (as long as it is safe to do so).
371   // This is intended to flatten the CFG even if the instruction is a division
372   // or other expensive operation. The speculation of an expensive instruction
373   // is expected to be undone in CodeGenPrepare if the speculation has not
374   // enabled further IR optimizations.
375   if (Cost > CostRemaining &&
376       (!SpeculateOneExpensiveInst || !AggressiveInsts->empty() || Depth > 0))
377     return false;
378
379   // Avoid unsigned wrap.
380   CostRemaining = (Cost > CostRemaining) ? 0 : CostRemaining - Cost;
381
382   // Okay, we can only really hoist these out if their operands do
383   // not take us over the cost threshold.
384   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
385     if (!DominatesMergePoint(*i, BB, AggressiveInsts, CostRemaining, TTI,
386                              Depth + 1))
387       return false;
388   // Okay, it's safe to do this!  Remember this instruction.
389   AggressiveInsts->insert(I);
390   return true;
391 }
392
393 /// Extract ConstantInt from value, looking through IntToPtr
394 /// and PointerNullValue. Return NULL if value is not a constant int.
395 static ConstantInt *GetConstantInt(Value *V, const DataLayout &DL) {
396   // Normal constant int.
397   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
398   if (CI || !isa<Constant>(V) || !V->getType()->isPointerTy())
399     return CI;
400
401   // This is some kind of pointer constant. Turn it into a pointer-sized
402   // ConstantInt if possible.
403   IntegerType *PtrTy = cast<IntegerType>(DL.getIntPtrType(V->getType()));
404
405   // Null pointer means 0, see SelectionDAGBuilder::getValue(const Value*).
406   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
407     return ConstantInt::get(PtrTy, 0);
408
409   // IntToPtr const int.
410   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
411     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
412       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
413         // The constant is very likely to have the right type already.
414         if (CI->getType() == PtrTy)
415           return CI;
416         else
417           return cast<ConstantInt>(
418               ConstantExpr::getIntegerCast(CI, PtrTy, /*isSigned=*/false));
419       }
420   return nullptr;
421 }
422
423 namespace {
424
425 /// Given a chain of or (||) or and (&&) comparison of a value against a
426 /// constant, this will try to recover the information required for a switch
427 /// structure.
428 /// It will depth-first traverse the chain of comparison, seeking for patterns
429 /// like %a == 12 or %a < 4 and combine them to produce a set of integer
430 /// representing the different cases for the switch.
431 /// Note that if the chain is composed of '||' it will build the set of elements
432 /// that matches the comparisons (i.e. any of this value validate the chain)
433 /// while for a chain of '&&' it will build the set elements that make the test
434 /// fail.
435 struct ConstantComparesGatherer {
436   const DataLayout &DL;
437   Value *CompValue; /// Value found for the switch comparison
438   Value *Extra;     /// Extra clause to be checked before the switch
439   SmallVector<ConstantInt *, 8> Vals; /// Set of integers to match in switch
440   unsigned UsedICmps; /// Number of comparisons matched in the and/or chain
441
442   /// Construct and compute the result for the comparison instruction Cond
443   ConstantComparesGatherer(Instruction *Cond, const DataLayout &DL)
444       : DL(DL), CompValue(nullptr), Extra(nullptr), UsedICmps(0) {
445     gather(Cond);
446   }
447
448   /// Prevent copy
449   ConstantComparesGatherer(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
450   ConstantComparesGatherer &
451   operator=(const ConstantComparesGatherer &) = delete;
452
453 private:
454   /// Try to set the current value used for the comparison, it succeeds only if
455   /// it wasn't set before or if the new value is the same as the old one
456   bool setValueOnce(Value *NewVal) {
457     if (CompValue && CompValue != NewVal)
458       return false;
459     CompValue = NewVal;
460     return (CompValue != nullptr);
461   }
462
463   /// Try to match Instruction "I" as a comparison against a constant and
464   /// populates the array Vals with the set of values that match (or do not
465   /// match depending on isEQ).
466   /// Return false on failure. On success, the Value the comparison matched
467   /// against is placed in CompValue.
468   /// If CompValue is already set, the function is expected to fail if a match
469   /// is found but the value compared to is different.
470   bool matchInstruction(Instruction *I, bool isEQ) {
471     // If this is an icmp against a constant, handle this as one of the cases.
472     ICmpInst *ICI;
473     ConstantInt *C;
474     if (!((ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) &&
475           (C = GetConstantInt(I->getOperand(1), DL)))) {
476       return false;
477     }
478
479     Value *RHSVal;
480     const APInt *RHSC;
481
482     // Pattern match a special case
483     // (x & ~2^z) == y --> x == y || x == y|2^z
484     // This undoes a transformation done by instcombine to fuse 2 compares.
485     if (ICI->getPredicate() == (isEQ ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE)) {
486
487       // It's a little bit hard to see why the following transformations are
488       // correct. Here is a CVC3 program to verify them for 64-bit values:
489
490       /*
491          ONE  : BITVECTOR(64) = BVZEROEXTEND(0bin1, 63);
492          x    : BITVECTOR(64);
493          y    : BITVECTOR(64);
494          z    : BITVECTOR(64);
495          mask : BITVECTOR(64) = BVSHL(ONE, z);
496          QUERY( (y & ~mask = y) =>
497                 ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
498          );
499          QUERY( (y |  mask = y) =>
500                 ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
501          );
502       */
503
504       // Please note that each pattern must be a dual implication (<--> or
505       // iff). One directional implication can create spurious matches. If the
506       // implication is only one-way, an unsatisfiable condition on the left
507       // side can imply a satisfiable condition on the right side. Dual
508       // implication ensures that satisfiable conditions are transformed to
509       // other satisfiable conditions and unsatisfiable conditions are
510       // transformed to other unsatisfiable conditions.
511
512       // Here is a concrete example of a unsatisfiable condition on the left
513       // implying a satisfiable condition on the right:
514       //
515       // mask = (1 << z)
516       // (x & ~mask) == y  --> (x == y || x == (y | mask))
517       //
518       // Substituting y = 3, z = 0 yields:
519       // (x & -2) == 3 --> (x == 3 || x == 2)
520
521       // Pattern match a special case:
522       /*
523         QUERY( (y & ~mask = y) =>
524                ((x & ~mask = y) <=> (x = y OR x = (y |  mask)))
525         );
526       */
527       if (match(ICI->getOperand(0),
528                 m_And(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
529         APInt Mask = ~*RHSC;
530         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() & ~Mask) == C->getValue()) {
531           // If we already have a value for the switch, it has to match!
532           if (!setValueOnce(RHSVal))
533             return false;
534
535           Vals.push_back(C);
536           Vals.push_back(
537               ConstantInt::get(C->getContext(),
538                                C->getValue() | Mask));
539           UsedICmps++;
540           return true;
541         }
542       }
543
544       // Pattern match a special case:
545       /*
546         QUERY( (y |  mask = y) =>
547                ((x |  mask = y) <=> (x = y OR x = (y & ~mask)))
548         );
549       */
550       if (match(ICI->getOperand(0),
551                 m_Or(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
552         APInt Mask = *RHSC;
553         if (Mask.isPowerOf2() && (C->getValue() | Mask) == C->getValue()) {
554           // If we already have a value for the switch, it has to match!
555           if (!setValueOnce(RHSVal))
556             return false;
557
558           Vals.push_back(C);
559           Vals.push_back(ConstantInt::get(C->getContext(),
560                                           C->getValue() & ~Mask));
561           UsedICmps++;
562           return true;
563         }
564       }
565
566       // If we already have a value for the switch, it has to match!
567       if (!setValueOnce(ICI->getOperand(0)))
568         return false;
569
570       UsedICmps++;
571       Vals.push_back(C);
572       return ICI->getOperand(0);
573     }
574
575     // If we have "x ult 3", for example, then we can add 0,1,2 to the set.
576     ConstantRange Span = ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(
577         ICI->getPredicate(), C->getValue());
578
579     // Shift the range if the compare is fed by an add. This is the range
580     // compare idiom as emitted by instcombine.
581     Value *CandidateVal = I->getOperand(0);
582     if (match(I->getOperand(0), m_Add(m_Value(RHSVal), m_APInt(RHSC)))) {
583       Span = Span.subtract(*RHSC);
584       CandidateVal = RHSVal;
585     }
586
587     // If this is an and/!= check, then we are looking to build the set of
588     // value that *don't* pass the and chain. I.e. to turn "x ugt 2" into
589     // x != 0 && x != 1.
590     if (!isEQ)
591       Span = Span.inverse();
592
593     // If there are a ton of values, we don't want to make a ginormous switch.
594     if (Span.getSetSize().ugt(8) || Span.isEmptySet()) {
595       return false;
596     }
597
598     // If we already have a value for the switch, it has to match!
599     if (!setValueOnce(CandidateVal))
600       return false;
601
602     // Add all values from the range to the set
603     for (APInt Tmp = Span.getLower(); Tmp != Span.getUpper(); ++Tmp)
604       Vals.push_back(ConstantInt::get(I->getContext(), Tmp));
605
606     UsedICmps++;
607     return true;
608   }
609
610   /// Given a potentially 'or'd or 'and'd together collection of icmp
611   /// eq/ne/lt/gt instructions that compare a value against a constant, extract
612   /// the value being compared, and stick the list constants into the Vals
613   /// vector.
614   /// One "Extra" case is allowed to differ from the other.
615   void gather(Value *V) {
616     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
617     bool isEQ = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
618
619     // Keep a stack (SmallVector for efficiency) for depth-first traversal
620     SmallVector<Value *, 8> DFT;
621     SmallPtrSet<Value *, 8> Visited;
622
623     // Initialize
624     Visited.insert(V);
625     DFT.push_back(V);
626
627     while (!DFT.empty()) {
628       V = DFT.pop_back_val();
629
630       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
631         // If it is a || (or && depending on isEQ), process the operands.
632         if (I->getOpcode() == (isEQ ? Instruction::Or : Instruction::And)) {
633           if (Visited.insert(I->getOperand(1)).second)
634             DFT.push_back(I->getOperand(1));
635           if (Visited.insert(I->getOperand(0)).second)
636             DFT.push_back(I->getOperand(0));
637           continue;
638         }
639
640         // Try to match the current instruction
641         if (matchInstruction(I, isEQ))
642           // Match succeed, continue the loop
643           continue;
644       }
645
646       // One element of the sequence of || (or &&) could not be match as a
647       // comparison against the same value as the others.
648       // We allow only one "Extra" case to be checked before the switch
649       if (!Extra) {
650         Extra = V;
651         continue;
652       }
653       // Failed to parse a proper sequence, abort now
654       CompValue = nullptr;
655       break;
656     }
657   }
658 };
659
660 } // end anonymous namespace
661
662 static void EraseTerminatorInstAndDCECond(TerminatorInst *TI) {
663   Instruction *Cond = nullptr;
664   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
665     Cond = dyn_cast<Instruction>(SI->getCondition());
666   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
667     if (BI->isConditional())
668       Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
669   } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(TI)) {
670     Cond = dyn_cast<Instruction>(IBI->getAddress());
671   }
672
673   TI->eraseFromParent();
674   if (Cond)
675     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond);
676 }
677
678 /// Return true if the specified terminator checks
679 /// to see if a value is equal to constant integer value.
680 Value *SimplifyCFGOpt::isValueEqualityComparison(TerminatorInst *TI) {
681   Value *CV = nullptr;
682   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
683     // Do not permit merging of large switch instructions into their
684     // predecessors unless there is only one predecessor.
685     if (SI->getNumSuccessors() * std::distance(pred_begin(SI->getParent()),
686                                                pred_end(SI->getParent())) <=
687         128)
688       CV = SI->getCondition();
689   } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
690     if (BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse())
691       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
692         if (ICI->isEquality() && GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL))
693           CV = ICI->getOperand(0);
694       }
695
696   // Unwrap any lossless ptrtoint cast.
697   if (CV) {
698     if (PtrToIntInst *PTII = dyn_cast<PtrToIntInst>(CV)) {
699       Value *Ptr = PTII->getPointerOperand();
700       if (PTII->getType() == DL.getIntPtrType(Ptr->getType()))
701         CV = Ptr;
702     }
703   }
704   return CV;
705 }
706
707 /// Given a value comparison instruction,
708 /// decode all of the 'cases' that it represents and return the 'default' block.
709 BasicBlock *SimplifyCFGOpt::GetValueEqualityComparisonCases(
710     TerminatorInst *TI, std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
711   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
712     Cases.reserve(SI->getNumCases());
713     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;
714          ++i)
715       Cases.push_back(
716           ValueEqualityComparisonCase(i.getCaseValue(), i.getCaseSuccessor()));
717     return SI->getDefaultDest();
718   }
719
720   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(TI);
721   ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
722   BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE);
723   Cases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(
724       GetConstantInt(ICI->getOperand(1), DL), Succ));
725   return BI->getSuccessor(ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ);
726 }
727
728 /// Given a vector of bb/value pairs, remove any entries
729 /// in the list that match the specified block.
730 static void
731 EliminateBlockCases(BasicBlock *BB,
732                     std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &Cases) {
733   Cases.erase(std::remove(Cases.begin(), Cases.end(), BB), Cases.end());
734 }
735
736 /// Return true if there are any keys in C1 that exist in C2 as well.
737 static bool ValuesOverlap(std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C1,
738                           std::vector<ValueEqualityComparisonCase> &C2) {
739   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> *V1 = &C1, *V2 = &C2;
740
741   // Make V1 be smaller than V2.
742   if (V1->size() > V2->size())
743     std::swap(V1, V2);
744
745   if (V1->empty())
746     return false;
747   if (V1->size() == 1) {
748     // Just scan V2.
749     ConstantInt *TheVal = (*V1)[0].Value;
750     for (unsigned i = 0, e = V2->size(); i != e; ++i)
751       if (TheVal == (*V2)[i].Value)
752         return true;
753   }
754
755   // Otherwise, just sort both lists and compare element by element.
756   array_pod_sort(V1->begin(), V1->end());
757   array_pod_sort(V2->begin(), V2->end());
758   unsigned i1 = 0, i2 = 0, e1 = V1->size(), e2 = V2->size();
759   while (i1 != e1 && i2 != e2) {
760     if ((*V1)[i1].Value == (*V2)[i2].Value)
761       return true;
762     if ((*V1)[i1].Value < (*V2)[i2].Value)
763       ++i1;
764     else
765       ++i2;
766   }
767   return false;
768 }
769
770 /// If TI is known to be a terminator instruction and its block is known to
771 /// only have a single predecessor block, check to see if that predecessor is
772 /// also a value comparison with the same value, and if that comparison
773 /// determines the outcome of this comparison. If so, simplify TI. This does a
774 /// very limited form of jump threading.
775 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(
776     TerminatorInst *TI, BasicBlock *Pred, IRBuilder<> &Builder) {
777   Value *PredVal = isValueEqualityComparison(Pred->getTerminator());
778   if (!PredVal)
779     return false; // Not a value comparison in predecessor.
780
781   Value *ThisVal = isValueEqualityComparison(TI);
782   assert(ThisVal && "This isn't a value comparison!!");
783   if (ThisVal != PredVal)
784     return false; // Different predicates.
785
786   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
787   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
788
789   // Find out information about when control will move from Pred to TI's block.
790   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
791   BasicBlock *PredDef =
792       GetValueEqualityComparisonCases(Pred->getTerminator(), PredCases);
793   EliminateBlockCases(PredDef, PredCases); // Remove default from cases.
794
795   // Find information about how control leaves this block.
796   std::vector<ValueEqualityComparisonCase> ThisCases;
797   BasicBlock *ThisDef = GetValueEqualityComparisonCases(TI, ThisCases);
798   EliminateBlockCases(ThisDef, ThisCases); // Remove default from cases.
799
800   // If TI's block is the default block from Pred's comparison, potentially
801   // simplify TI based on this knowledge.
802   if (PredDef == TI->getParent()) {
803     // If we are here, we know that the value is none of those cases listed in
804     // PredCases.  If there are any cases in ThisCases that are in PredCases, we
805     // can simplify TI.
806     if (!ValuesOverlap(PredCases, ThisCases))
807       return false;
808
809     if (isa<BranchInst>(TI)) {
810       // Okay, one of the successors of this condbr is dead.  Convert it to a
811       // uncond br.
812       assert(ThisCases.size() == 1 && "Branch can only have one case!");
813       // Insert the new branch.
814       Instruction *NI = Builder.CreateBr(ThisDef);
815       (void)NI;
816
817       // Remove PHI node entries for the dead edge.
818       ThisCases[0].Dest->removePredecessor(TI->getParent());
819
820       DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
821                    << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
822                    << "\n");
823
824       EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
825       return true;
826     }
827
828     SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(TI);
829     // Okay, TI has cases that are statically dead, prune them away.
830     SmallPtrSet<Constant *, 16> DeadCases;
831     for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
832       DeadCases.insert(PredCases[i].Value);
833
834     DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
835                  << "Through successor TI: " << *TI);
836
837     // Collect branch weights into a vector.
838     SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
839     MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
840     bool HasWeight = MD && (MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases());
841     if (HasWeight)
842       for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
843            ++MD_i) {
844         ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
845         Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
846       }
847     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_end(), e = SI->case_begin(); i != e;) {
848       --i;
849       if (DeadCases.count(i.getCaseValue())) {
850         if (HasWeight) {
851           std::swap(Weights[i.getCaseIndex() + 1], Weights.back());
852           Weights.pop_back();
853         }
854         i.getCaseSuccessor()->removePredecessor(TI->getParent());
855         SI->removeCase(i);
856       }
857     }
858     if (HasWeight && Weights.size() >= 2)
859       SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
860                       MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
861                           .createBranchWeights(Weights));
862
863     DEBUG(dbgs() << "Leaving: " << *TI << "\n");
864     return true;
865   }
866
867   // Otherwise, TI's block must correspond to some matched value.  Find out
868   // which value (or set of values) this is.
869   ConstantInt *TIV = nullptr;
870   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
871   for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
872     if (PredCases[i].Dest == TIBB) {
873       if (TIV)
874         return false; // Cannot handle multiple values coming to this block.
875       TIV = PredCases[i].Value;
876     }
877   assert(TIV && "No edge from pred to succ?");
878
879   // Okay, we found the one constant that our value can be if we get into TI's
880   // BB.  Find out which successor will unconditionally be branched to.
881   BasicBlock *TheRealDest = nullptr;
882   for (unsigned i = 0, e = ThisCases.size(); i != e; ++i)
883     if (ThisCases[i].Value == TIV) {
884       TheRealDest = ThisCases[i].Dest;
885       break;
886     }
887
888   // If not handled by any explicit cases, it is handled by the default case.
889   if (!TheRealDest)
890     TheRealDest = ThisDef;
891
892   // Remove PHI node entries for dead edges.
893   BasicBlock *CheckEdge = TheRealDest;
894   for (BasicBlock *Succ : successors(TIBB))
895     if (Succ != CheckEdge)
896       Succ->removePredecessor(TIBB);
897     else
898       CheckEdge = nullptr;
899
900   // Insert the new branch.
901   Instruction *NI = Builder.CreateBr(TheRealDest);
902   (void)NI;
903
904   DEBUG(dbgs() << "Threading pred instr: " << *Pred->getTerminator()
905                << "Through successor TI: " << *TI << "Leaving: " << *NI
906                << "\n");
907
908   EraseTerminatorInstAndDCECond(TI);
909   return true;
910 }
911
912 namespace {
913
914 /// This class implements a stable ordering of constant
915 /// integers that does not depend on their address.  This is important for
916 /// applications that sort ConstantInt's to ensure uniqueness.
917 struct ConstantIntOrdering {
918   bool operator()(const ConstantInt *LHS, const ConstantInt *RHS) const {
919     return LHS->getValue().ult(RHS->getValue());
920   }
921 };
922
923 } // end anonymous namespace
924
925 static int ConstantIntSortPredicate(ConstantInt *const *P1,
926                                     ConstantInt *const *P2) {
927   const ConstantInt *LHS = *P1;
928   const ConstantInt *RHS = *P2;
929   if (LHS == RHS)
930     return 0;
931   return LHS->getValue().ult(RHS->getValue()) ? 1 : -1;
932 }
933
934 static inline bool HasBranchWeights(const Instruction *I) {
935   MDNode *ProfMD = I->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
936   if (ProfMD && ProfMD->getOperand(0))
937     if (MDString *MDS = dyn_cast<MDString>(ProfMD->getOperand(0)))
938       return MDS->getString().equals("branch_weights");
939
940   return false;
941 }
942
943 /// Get Weights of a given TerminatorInst, the default weight is at the front
944 /// of the vector. If TI is a conditional eq, we need to swap the branch-weight
945 /// metadata.
946 static void GetBranchWeights(TerminatorInst *TI,
947                              SmallVectorImpl<uint64_t> &Weights) {
948   MDNode *MD = TI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
949   assert(MD);
950   for (unsigned i = 1, e = MD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
951     ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(i));
952     Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
953   }
954
955   // If TI is a conditional eq, the default case is the false case,
956   // and the corresponding branch-weight data is at index 2. We swap the
957   // default weight to be the first entry.
958   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
959     assert(Weights.size() == 2);
960     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
961     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
962       std::swap(Weights.front(), Weights.back());
963   }
964 }
965
966 /// Keep halving the weights until all can fit in uint32_t.
967 static void FitWeights(MutableArrayRef<uint64_t> Weights) {
968   uint64_t Max = *std::max_element(Weights.begin(), Weights.end());
969   if (Max > UINT_MAX) {
970     unsigned Offset = 32 - countLeadingZeros(Max);
971     for (uint64_t &I : Weights)
972       I >>= Offset;
973   }
974 }
975
976 /// The specified terminator is a value equality comparison instruction
977 /// (either a switch or a branch on "X == c").
978 /// See if any of the predecessors of the terminator block are value comparisons
979 /// on the same value.  If so, and if safe to do so, fold them together.
980 bool SimplifyCFGOpt::FoldValueComparisonIntoPredecessors(TerminatorInst *TI,
981                                                          IRBuilder<> &Builder) {
982   BasicBlock *BB = TI->getParent();
983   Value *CV = isValueEqualityComparison(TI); // CondVal
984   assert(CV && "Not a comparison?");
985   bool Changed = false;
986
987   SmallVector<BasicBlock *, 16> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
988   while (!Preds.empty()) {
989     BasicBlock *Pred = Preds.pop_back_val();
990
991     // See if the predecessor is a comparison with the same value.
992     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
993     Value *PCV = isValueEqualityComparison(PTI); // PredCondVal
994
995     if (PCV == CV && TI != PTI) {
996       SmallSetVector<BasicBlock*, 4> FailBlocks;
997       if (!SafeToMergeTerminators(TI, PTI, &FailBlocks)) {
998         for (auto *Succ : FailBlocks) {
999           std::vector<BasicBlock*> Blocks = { TI->getParent() };
1000           if (!SplitBlockPredecessors(Succ, Blocks, ".fold.split"))
1001             return false;
1002         }
1003       }
1004
1005       // Figure out which 'cases' to copy from SI to PSI.
1006       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> BBCases;
1007       BasicBlock *BBDefault = GetValueEqualityComparisonCases(TI, BBCases);
1008
1009       std::vector<ValueEqualityComparisonCase> PredCases;
1010       BasicBlock *PredDefault = GetValueEqualityComparisonCases(PTI, PredCases);
1011
1012       // Based on whether the default edge from PTI goes to BB or not, fill in
1013       // PredCases and PredDefault with the new switch cases we would like to
1014       // build.
1015       SmallVector<BasicBlock *, 8> NewSuccessors;
1016
1017       // Update the branch weight metadata along the way
1018       SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
1019       bool PredHasWeights = HasBranchWeights(PTI);
1020       bool SuccHasWeights = HasBranchWeights(TI);
1021
1022       if (PredHasWeights) {
1023         GetBranchWeights(PTI, Weights);
1024         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1025         if (Weights.size() != 1 + PredCases.size())
1026           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1027       } else if (SuccHasWeights)
1028         // If there are no predecessor weights but there are successor weights,
1029         // populate Weights with 1, which will later be scaled to the sum of
1030         // successor's weights
1031         Weights.assign(1 + PredCases.size(), 1);
1032
1033       SmallVector<uint64_t, 8> SuccWeights;
1034       if (SuccHasWeights) {
1035         GetBranchWeights(TI, SuccWeights);
1036         // branch-weight metadata is inconsistent here.
1037         if (SuccWeights.size() != 1 + BBCases.size())
1038           PredHasWeights = SuccHasWeights = false;
1039       } else if (PredHasWeights)
1040         SuccWeights.assign(1 + BBCases.size(), 1);
1041
1042       if (PredDefault == BB) {
1043         // If this is the default destination from PTI, only the edges in TI
1044         // that don't occur in PTI, or that branch to BB will be activated.
1045         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1046         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1047           if (PredCases[i].Dest != BB)
1048             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1049           else {
1050             // The default destination is BB, we don't need explicit targets.
1051             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1052
1053             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1054               // Increase weight for the default case.
1055               Weights[0] += Weights[i + 1];
1056               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1057               Weights.pop_back();
1058             }
1059
1060             PredCases.pop_back();
1061             --i;
1062             --e;
1063           }
1064
1065         // Reconstruct the new switch statement we will be building.
1066         if (PredDefault != BBDefault) {
1067           PredDefault->removePredecessor(Pred);
1068           PredDefault = BBDefault;
1069           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1070         }
1071
1072         unsigned CasesFromPred = Weights.size();
1073         uint64_t ValidTotalSuccWeight = 0;
1074         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1075           if (!PTIHandled.count(BBCases[i].Value) &&
1076               BBCases[i].Dest != BBDefault) {
1077             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1078             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1079             if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1080               // The default weight is at index 0, so weight for the ith case
1081               // should be at index i+1. Scale the cases from successor by
1082               // PredDefaultWeight (Weights[0]).
1083               Weights.push_back(Weights[0] * SuccWeights[i + 1]);
1084               ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[i + 1];
1085             }
1086           }
1087
1088         if (SuccHasWeights || PredHasWeights) {
1089           ValidTotalSuccWeight += SuccWeights[0];
1090           // Scale the cases from predecessor by ValidTotalSuccWeight.
1091           for (unsigned i = 1; i < CasesFromPred; ++i)
1092             Weights[i] *= ValidTotalSuccWeight;
1093           // Scale the default weight by SuccDefaultWeight (SuccWeights[0]).
1094           Weights[0] *= SuccWeights[0];
1095         }
1096       } else {
1097         // If this is not the default destination from PSI, only the edges
1098         // in SI that occur in PSI with a destination of BB will be
1099         // activated.
1100         std::set<ConstantInt *, ConstantIntOrdering> PTIHandled;
1101         std::map<ConstantInt *, uint64_t> WeightsForHandled;
1102         for (unsigned i = 0, e = PredCases.size(); i != e; ++i)
1103           if (PredCases[i].Dest == BB) {
1104             PTIHandled.insert(PredCases[i].Value);
1105
1106             if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1107               WeightsForHandled[PredCases[i].Value] = Weights[i + 1];
1108               std::swap(Weights[i + 1], Weights.back());
1109               Weights.pop_back();
1110             }
1111
1112             std::swap(PredCases[i], PredCases.back());
1113             PredCases.pop_back();
1114             --i;
1115             --e;
1116           }
1117
1118         // Okay, now we know which constants were sent to BB from the
1119         // predecessor.  Figure out where they will all go now.
1120         for (unsigned i = 0, e = BBCases.size(); i != e; ++i)
1121           if (PTIHandled.count(BBCases[i].Value)) {
1122             // If this is one we are capable of getting...
1123             if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1124               Weights.push_back(WeightsForHandled[BBCases[i].Value]);
1125             PredCases.push_back(BBCases[i]);
1126             NewSuccessors.push_back(BBCases[i].Dest);
1127             PTIHandled.erase(
1128                 BBCases[i].Value); // This constant is taken care of
1129           }
1130
1131         // If there are any constants vectored to BB that TI doesn't handle,
1132         // they must go to the default destination of TI.
1133         for (ConstantInt *I : PTIHandled) {
1134           if (PredHasWeights || SuccHasWeights)
1135             Weights.push_back(WeightsForHandled[I]);
1136           PredCases.push_back(ValueEqualityComparisonCase(I, BBDefault));
1137           NewSuccessors.push_back(BBDefault);
1138         }
1139       }
1140
1141       // Okay, at this point, we know which new successor Pred will get.  Make
1142       // sure we update the number of entries in the PHI nodes for these
1143       // successors.
1144       for (BasicBlock *NewSuccessor : NewSuccessors)
1145         AddPredecessorToBlock(NewSuccessor, Pred, BB);
1146
1147       Builder.SetInsertPoint(PTI);
1148       // Convert pointer to int before we switch.
1149       if (CV->getType()->isPointerTy()) {
1150         CV = Builder.CreatePtrToInt(CV, DL.getIntPtrType(CV->getType()),
1151                                     "magicptr");
1152       }
1153
1154       // Now that the successors are updated, create the new Switch instruction.
1155       SwitchInst *NewSI =
1156           Builder.CreateSwitch(CV, PredDefault, PredCases.size());
1157       NewSI->setDebugLoc(PTI->getDebugLoc());
1158       for (ValueEqualityComparisonCase &V : PredCases)
1159         NewSI->addCase(V.Value, V.Dest);
1160
1161       if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
1162         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
1163         FitWeights(Weights);
1164
1165         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
1166
1167         NewSI->setMetadata(
1168             LLVMContext::MD_prof,
1169             MDBuilder(BB->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
1170       }
1171
1172       EraseTerminatorInstAndDCECond(PTI);
1173
1174       // Okay, last check.  If BB is still a successor of PSI, then we must
1175       // have an infinite loop case.  If so, add an infinitely looping block
1176       // to handle the case to preserve the behavior of the code.
1177       BasicBlock *InfLoopBlock = nullptr;
1178       for (unsigned i = 0, e = NewSI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1179         if (NewSI->getSuccessor(i) == BB) {
1180           if (!InfLoopBlock) {
1181             // Insert it at the end of the function, because it's either code,
1182             // or it won't matter if it's hot. :)
1183             InfLoopBlock = BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop",
1184                                               BB->getParent());
1185             BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
1186           }
1187           NewSI->setSuccessor(i, InfLoopBlock);
1188         }
1189
1190       Changed = true;
1191     }
1192   }
1193   return Changed;
1194 }
1195
1196 // If we would need to insert a select that uses the value of this invoke
1197 // (comments in HoistThenElseCodeToIf explain why we would need to do this), we
1198 // can't hoist the invoke, as there is nowhere to put the select in this case.
1199 static bool isSafeToHoistInvoke(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2,
1200                                 Instruction *I1, Instruction *I2) {
1201   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1202     PHINode *PN;
1203     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1204          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1205       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1206       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1207       if (BB1V != BB2V && (BB1V == I1 || BB2V == I2)) {
1208         return false;
1209       }
1210     }
1211   }
1212   return true;
1213 }
1214
1215 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I);
1216
1217 /// Given a conditional branch that goes to BB1 and BB2, hoist any common code
1218 /// in the two blocks up into the branch block. The caller of this function
1219 /// guarantees that BI's block dominates BB1 and BB2.
1220 static bool HoistThenElseCodeToIf(BranchInst *BI,
1221                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
1222   // This does very trivial matching, with limited scanning, to find identical
1223   // instructions in the two blocks.  In particular, we don't want to get into
1224   // O(M*N) situations here where M and N are the sizes of BB1 and BB2.  As
1225   // such, we currently just scan for obviously identical instructions in an
1226   // identical order.
1227   BasicBlock *BB1 = BI->getSuccessor(0); // The true destination.
1228   BasicBlock *BB2 = BI->getSuccessor(1); // The false destination
1229
1230   BasicBlock::iterator BB1_Itr = BB1->begin();
1231   BasicBlock::iterator BB2_Itr = BB2->begin();
1232
1233   Instruction *I1 = &*BB1_Itr++, *I2 = &*BB2_Itr++;
1234   // Skip debug info if it is not identical.
1235   DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1236   DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1237   if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1238     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1239       I1 = &*BB1_Itr++;
1240     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1241       I2 = &*BB2_Itr++;
1242   }
1243   if (isa<PHINode>(I1) || !I1->isIdenticalToWhenDefined(I2) ||
1244       (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2)))
1245     return false;
1246
1247   BasicBlock *BIParent = BI->getParent();
1248
1249   bool Changed = false;
1250   do {
1251     // If we are hoisting the terminator instruction, don't move one (making a
1252     // broken BB), instead clone it, and remove BI.
1253     if (isa<TerminatorInst>(I1))
1254       goto HoistTerminator;
1255
1256     if (!TTI.isProfitableToHoist(I1) || !TTI.isProfitableToHoist(I2))
1257       return Changed;
1258
1259     // For a normal instruction, we just move one to right before the branch,
1260     // then replace all uses of the other with the first.  Finally, we remove
1261     // the now redundant second instruction.
1262     BIParent->getInstList().splice(BI->getIterator(), BB1->getInstList(), I1);
1263     if (!I2->use_empty())
1264       I2->replaceAllUsesWith(I1);
1265     I1->andIRFlags(I2);
1266     unsigned KnownIDs[] = {LLVMContext::MD_tbaa,
1267                            LLVMContext::MD_range,
1268                            LLVMContext::MD_fpmath,
1269                            LLVMContext::MD_invariant_load,
1270                            LLVMContext::MD_nonnull,
1271                            LLVMContext::MD_invariant_group,
1272                            LLVMContext::MD_align,
1273                            LLVMContext::MD_dereferenceable,
1274                            LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null,
1275                            LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access};
1276     combineMetadata(I1, I2, KnownIDs);
1277
1278     // If the debug loc for I1 and I2 are different, as we are combining them
1279     // into one instruction, we do not want to select debug loc randomly from 
1280     // I1 or I2.
1281     if (!isa<CallInst>(I1) &&  I1->getDebugLoc() != I2->getDebugLoc())
1282       I1->setDebugLoc(
1283           DILocation::getMergedLocation(I1->getDebugLoc(), I2->getDebugLoc()));
1284  
1285     I2->eraseFromParent();
1286     Changed = true;
1287
1288     I1 = &*BB1_Itr++;
1289     I2 = &*BB2_Itr++;
1290     // Skip debug info if it is not identical.
1291     DbgInfoIntrinsic *DBI1 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I1);
1292     DbgInfoIntrinsic *DBI2 = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(I2);
1293     if (!DBI1 || !DBI2 || !DBI1->isIdenticalToWhenDefined(DBI2)) {
1294       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I1))
1295         I1 = &*BB1_Itr++;
1296       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I2))
1297         I2 = &*BB2_Itr++;
1298     }
1299   } while (I1->isIdenticalToWhenDefined(I2));
1300
1301   return true;
1302
1303 HoistTerminator:
1304   // It may not be possible to hoist an invoke.
1305   if (isa<InvokeInst>(I1) && !isSafeToHoistInvoke(BB1, BB2, I1, I2))
1306     return Changed;
1307
1308   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1309     PHINode *PN;
1310     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1311          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1312       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1313       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1314       if (BB1V == BB2V)
1315         continue;
1316
1317       // Check for passingValueIsAlwaysUndefined here because we would rather
1318       // eliminate undefined control flow then converting it to a select.
1319       if (passingValueIsAlwaysUndefined(BB1V, PN) ||
1320           passingValueIsAlwaysUndefined(BB2V, PN))
1321         return Changed;
1322
1323       if (isa<ConstantExpr>(BB1V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB1V))
1324         return Changed;
1325       if (isa<ConstantExpr>(BB2V) && !isSafeToSpeculativelyExecute(BB2V))
1326         return Changed;
1327     }
1328   }
1329
1330   // Okay, it is safe to hoist the terminator.
1331   Instruction *NT = I1->clone();
1332   BIParent->getInstList().insert(BI->getIterator(), NT);
1333   if (!NT->getType()->isVoidTy()) {
1334     I1->replaceAllUsesWith(NT);
1335     I2->replaceAllUsesWith(NT);
1336     NT->takeName(I1);
1337   }
1338
1339   IRBuilder<NoFolder> Builder(NT);
1340   // Hoisting one of the terminators from our successor is a great thing.
1341   // Unfortunately, the successors of the if/else blocks may have PHI nodes in
1342   // them.  If they do, all PHI entries for BB1/BB2 must agree for all PHI
1343   // nodes, so we insert select instruction to compute the final result.
1344   std::map<std::pair<Value *, Value *>, SelectInst *> InsertedSelects;
1345   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1)) {
1346     PHINode *PN;
1347     for (BasicBlock::iterator BBI = Succ->begin();
1348          (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
1349       Value *BB1V = PN->getIncomingValueForBlock(BB1);
1350       Value *BB2V = PN->getIncomingValueForBlock(BB2);
1351       if (BB1V == BB2V)
1352         continue;
1353
1354       // These values do not agree.  Insert a select instruction before NT
1355       // that determines the right value.
1356       SelectInst *&SI = InsertedSelects[std::make_pair(BB1V, BB2V)];
1357       if (!SI)
1358         SI = cast<SelectInst>(
1359             Builder.CreateSelect(BI->getCondition(), BB1V, BB2V,
1360                                  BB1V->getName() + "." + BB2V->getName(), BI));
1361
1362       // Make the PHI node use the select for all incoming values for BB1/BB2
1363       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1364         if (PN->getIncomingBlock(i) == BB1 || PN->getIncomingBlock(i) == BB2)
1365           PN->setIncomingValue(i, SI);
1366     }
1367   }
1368
1369   // Update any PHI nodes in our new successors.
1370   for (BasicBlock *Succ : successors(BB1))
1371     AddPredecessorToBlock(Succ, BIParent, BB1);
1372
1373   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
1374   return true;
1375 }
1376
1377 // Is it legal to place a variable in operand \c OpIdx of \c I?
1378 // FIXME: This should be promoted to Instruction.
1379 static bool canReplaceOperandWithVariable(const Instruction *I,
1380                                           unsigned OpIdx) {
1381   // We can't have a PHI with a metadata type.
1382   if (I->getOperand(OpIdx)->getType()->isMetadataTy())
1383     return false;
1384
1385   // Early exit.
1386   if (!isa<Constant>(I->getOperand(OpIdx)))
1387     return true;
1388
1389   switch (I->getOpcode()) {
1390   default:
1391     return true;
1392   case Instruction::Call:
1393   case Instruction::Invoke:
1394     // FIXME: many arithmetic intrinsics have no issue taking a
1395     // variable, however it's hard to distingish these from
1396     // specials such as @llvm.frameaddress that require a constant.
1397     if (isa<IntrinsicInst>(I))
1398       return false;
1399
1400     // Constant bundle operands may need to retain their constant-ness for
1401     // correctness.
1402     if (ImmutableCallSite(I).isBundleOperand(OpIdx))
1403       return false;
1404
1405     return true;
1406
1407   case Instruction::ShuffleVector:
1408     // Shufflevector masks are constant.
1409     return OpIdx != 2;
1410   case Instruction::ExtractValue:
1411   case Instruction::InsertValue:
1412     // All operands apart from the first are constant.
1413     return OpIdx == 0;
1414   case Instruction::Alloca:
1415     return false;
1416   case Instruction::GetElementPtr:
1417     if (OpIdx == 0)
1418       return true;
1419     gep_type_iterator It = std::next(gep_type_begin(I), OpIdx - 1);
1420     return It.isSequential();
1421   }
1422 }
1423
1424 // All instructions in Insts belong to different blocks that all unconditionally
1425 // branch to a common successor. Analyze each instruction and return true if it
1426 // would be possible to sink them into their successor, creating one common
1427 // instruction instead. For every value that would be required to be provided by
1428 // PHI node (because an operand varies in each input block), add to PHIOperands.
1429 static bool canSinkInstructions(
1430     ArrayRef<Instruction *> Insts,
1431     DenseMap<Instruction *, SmallVector<Value *, 4>> &PHIOperands) {
1432   // Prune out obviously bad instructions to move. Any non-store instruction
1433   // must have exactly one use, and we check later that use is by a single,
1434   // common PHI instruction in the successor.
1435   for (auto *I : Insts) {
1436     // These instructions may change or break semantics if moved.
1437     if (isa<PHINode>(I) || I->isEHPad() || isa<AllocaInst>(I) ||
1438         I->getType()->isTokenTy())
1439       return false;
1440     // Everything must have only one use too, apart from stores which
1441     // have no uses.
1442     if (!isa<StoreInst>(I) && !I->hasOneUse())
1443       return false;
1444   }
1445
1446   const Instruction *I0 = Insts.front();
1447   for (auto *I : Insts)
1448     if (!I->isSameOperationAs(I0))
1449       return false;
1450
1451   // All instructions in Insts are known to be the same opcode. If they aren't
1452   // stores, check the only user of each is a PHI or in the same block as the
1453   // instruction, because if a user is in the same block as an instruction
1454   // we're contemplating sinking, it must already be determined to be sinkable.
1455   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1456     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1457     auto *Succ = I0->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(0);
1458     if (!all_of(Insts, [&PNUse,&Succ](const Instruction *I) -> bool {
1459           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1460           return (PNUse &&
1461                   PNUse->getParent() == Succ &&
1462                   PNUse->getIncomingValueForBlock(I->getParent()) == I) ||
1463                  U->getParent() == I->getParent();
1464         }))
1465       return false;
1466   }
1467
1468   for (unsigned OI = 0, OE = I0->getNumOperands(); OI != OE; ++OI) {
1469     if (I0->getOperand(OI)->getType()->isTokenTy())
1470       // Don't touch any operand of token type.
1471       return false;
1472
1473     // Because SROA can't handle speculating stores of selects, try not
1474     // to sink loads or stores of allocas when we'd have to create a PHI for
1475     // the address operand. Also, because it is likely that loads or stores
1476     // of allocas will disappear when Mem2Reg/SROA is run, don't sink them.
1477     // This can cause code churn which can have unintended consequences down
1478     // the line - see https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30244.
1479     // FIXME: This is a workaround for a deficiency in SROA - see
1480     // https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=30188
1481     if (OI == 1 && isa<StoreInst>(I0) &&
1482         any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1483           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(1));
1484         }))
1485       return false;
1486     if (OI == 0 && isa<LoadInst>(I0) && any_of(Insts, [](const Instruction *I) {
1487           return isa<AllocaInst>(I->getOperand(0));
1488         }))
1489       return false;
1490
1491     auto SameAsI0 = [&I0, OI](const Instruction *I) {
1492       assert(I->getNumOperands() == I0->getNumOperands());
1493       return I->getOperand(OI) == I0->getOperand(OI);
1494     };
1495     if (!all_of(Insts, SameAsI0)) {
1496       if (!canReplaceOperandWithVariable(I0, OI))
1497         // We can't create a PHI from this GEP.
1498         return false;
1499       // Don't create indirect calls! The called value is the final operand.
1500       if ((isa<CallInst>(I0) || isa<InvokeInst>(I0)) && OI == OE - 1) {
1501         // FIXME: if the call was *already* indirect, we should do this.
1502         return false;
1503       }
1504       for (auto *I : Insts)
1505         PHIOperands[I].push_back(I->getOperand(OI));
1506     }
1507   }
1508   return true;
1509 }
1510
1511 // Assuming canSinkLastInstruction(Blocks) has returned true, sink the last
1512 // instruction of every block in Blocks to their common successor, commoning
1513 // into one instruction.
1514 static bool sinkLastInstruction(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) {
1515   auto *BBEnd = Blocks[0]->getTerminator()->getSuccessor(0);
1516
1517   // canSinkLastInstruction returning true guarantees that every block has at
1518   // least one non-terminator instruction.
1519   SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1520   for (auto *BB : Blocks) {
1521     Instruction *I = BB->getTerminator();
1522     do {
1523       I = I->getPrevNode();
1524     } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != &BB->front());
1525     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1526       Insts.push_back(I);
1527   }
1528
1529   // The only checking we need to do now is that all users of all instructions
1530   // are the same PHI node. canSinkLastInstruction should have checked this but
1531   // it is slightly over-aggressive - it gets confused by commutative instructions
1532   // so double-check it here.
1533   Instruction *I0 = Insts.front();
1534   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1535     auto *PNUse = dyn_cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1536     if (!all_of(Insts, [&PNUse](const Instruction *I) -> bool {
1537           auto *U = cast<Instruction>(*I->user_begin());
1538           return U == PNUse;
1539         }))
1540       return false;
1541   }
1542   
1543   // We don't need to do any more checking here; canSinkLastInstruction should
1544   // have done it all for us.
1545   SmallVector<Value*, 4> NewOperands;
1546   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O) {
1547     // This check is different to that in canSinkLastInstruction. There, we
1548     // cared about the global view once simplifycfg (and instcombine) have
1549     // completed - it takes into account PHIs that become trivially
1550     // simplifiable.  However here we need a more local view; if an operand
1551     // differs we create a PHI and rely on instcombine to clean up the very
1552     // small mess we may make.
1553     bool NeedPHI = any_of(Insts, [&I0, O](const Instruction *I) {
1554       return I->getOperand(O) != I0->getOperand(O);
1555     });
1556     if (!NeedPHI) {
1557       NewOperands.push_back(I0->getOperand(O));
1558       continue;
1559     }
1560
1561     // Create a new PHI in the successor block and populate it.
1562     auto *Op = I0->getOperand(O);
1563     assert(!Op->getType()->isTokenTy() && "Can't PHI tokens!");
1564     auto *PN = PHINode::Create(Op->getType(), Insts.size(),
1565                                Op->getName() + ".sink", &BBEnd->front());
1566     for (auto *I : Insts)
1567       PN->addIncoming(I->getOperand(O), I->getParent());
1568     NewOperands.push_back(PN);
1569   }
1570
1571   // Arbitrarily use I0 as the new "common" instruction; remap its operands
1572   // and move it to the start of the successor block.
1573   for (unsigned O = 0, E = I0->getNumOperands(); O != E; ++O)
1574     I0->getOperandUse(O).set(NewOperands[O]);
1575   I0->moveBefore(&*BBEnd->getFirstInsertionPt());
1576
1577   // Update metadata and IR flags.
1578   for (auto *I : Insts)
1579     if (I != I0) {
1580       combineMetadataForCSE(I0, I);
1581       I0->andIRFlags(I);
1582     }
1583
1584   if (!isa<StoreInst>(I0)) {
1585     // canSinkLastInstruction checked that all instructions were used by
1586     // one and only one PHI node. Find that now, RAUW it to our common
1587     // instruction and nuke it.
1588     assert(I0->hasOneUse());
1589     auto *PN = cast<PHINode>(*I0->user_begin());
1590     PN->replaceAllUsesWith(I0);
1591     PN->eraseFromParent();
1592   }
1593
1594   // Finally nuke all instructions apart from the common instruction.
1595   for (auto *I : Insts)
1596     if (I != I0)
1597       I->eraseFromParent();
1598
1599   return true;
1600 }
1601
1602 namespace {
1603
1604   // LockstepReverseIterator - Iterates through instructions
1605   // in a set of blocks in reverse order from the first non-terminator.
1606   // For example (assume all blocks have size n):
1607   //   LockstepReverseIterator I([B1, B2, B3]);
1608   //   *I-- = [B1[n], B2[n], B3[n]];
1609   //   *I-- = [B1[n-1], B2[n-1], B3[n-1]];
1610   //   *I-- = [B1[n-2], B2[n-2], B3[n-2]];
1611   //   ...
1612   class LockstepReverseIterator {
1613     ArrayRef<BasicBlock*> Blocks;
1614     SmallVector<Instruction*,4> Insts;
1615     bool Fail;
1616   public:
1617     LockstepReverseIterator(ArrayRef<BasicBlock*> Blocks) :
1618       Blocks(Blocks) {
1619       reset();
1620     }
1621
1622     void reset() {
1623       Fail = false;
1624       Insts.clear();
1625       for (auto *BB : Blocks) {
1626         Instruction *Inst = BB->getTerminator();
1627         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1628           Inst = Inst->getPrevNode();
1629         if (!Inst) {
1630           // Block wasn't big enough.
1631           Fail = true;
1632           return;
1633         }
1634         Insts.push_back(Inst);
1635       }
1636     }
1637
1638     bool isValid() const {
1639       return !Fail;
1640     }
1641     
1642     void operator -- () {
1643       if (Fail)
1644         return;
1645       for (auto *&Inst : Insts) {
1646         for (Inst = Inst->getPrevNode(); Inst && isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst);)
1647           Inst = Inst->getPrevNode();
1648         // Already at beginning of block.
1649         if (!Inst) {
1650           Fail = true;
1651           return;
1652         }
1653       }
1654     }
1655
1656     ArrayRef<Instruction*> operator * () const {
1657       return Insts;
1658     }
1659   };
1660
1661 } // end anonymous namespace
1662
1663 /// Given an unconditional branch that goes to BBEnd,
1664 /// check whether BBEnd has only two predecessors and the other predecessor
1665 /// ends with an unconditional branch. If it is true, sink any common code
1666 /// in the two predecessors to BBEnd.
1667 static bool SinkThenElseCodeToEnd(BranchInst *BI1) {
1668   assert(BI1->isUnconditional());
1669   BasicBlock *BBEnd = BI1->getSuccessor(0);
1670
1671   // We support two situations:
1672   //   (1) all incoming arcs are unconditional
1673   //   (2) one incoming arc is conditional
1674   //
1675   // (2) is very common in switch defaults and
1676   // else-if patterns;
1677   //
1678   //   if (a) f(1);
1679   //   else if (b) f(2);
1680   //
1681   // produces:
1682   //
1683   //       [if]
1684   //      /    \
1685   //    [f(1)] [if]
1686   //      |     | \
1687   //      |     |  \
1688   //      |  [f(2)]|
1689   //       \    | /
1690   //        [ end ]
1691   //
1692   // [end] has two unconditional predecessor arcs and one conditional. The
1693   // conditional refers to the implicit empty 'else' arc. This conditional
1694   // arc can also be caused by an empty default block in a switch.
1695   //
1696   // In this case, we attempt to sink code from all *unconditional* arcs.
1697   // If we can sink instructions from these arcs (determined during the scan
1698   // phase below) we insert a common successor for all unconditional arcs and
1699   // connect that to [end], to enable sinking:
1700   //
1701   //       [if]
1702   //      /    \
1703   //    [x(1)] [if]
1704   //      |     | \
1705   //      |     |  \
1706   //      |  [x(2)] |
1707   //       \   /    |
1708   //   [sink.split] |
1709   //         \     /
1710   //         [ end ]
1711   //
1712   SmallVector<BasicBlock*,4> UnconditionalPreds;
1713   Instruction *Cond = nullptr;
1714   for (auto *B : predecessors(BBEnd)) {
1715     auto *T = B->getTerminator();
1716     if (isa<BranchInst>(T) && cast<BranchInst>(T)->isUnconditional())
1717       UnconditionalPreds.push_back(B);
1718     else if ((isa<BranchInst>(T) || isa<SwitchInst>(T)) && !Cond)
1719       Cond = T;
1720     else
1721       return false;
1722   }
1723   if (UnconditionalPreds.size() < 2)
1724     return false;
1725   
1726   bool Changed = false;
1727   // We take a two-step approach to tail sinking. First we scan from the end of
1728   // each block upwards in lockstep. If the n'th instruction from the end of each
1729   // block can be sunk, those instructions are added to ValuesToSink and we
1730   // carry on. If we can sink an instruction but need to PHI-merge some operands
1731   // (because they're not identical in each instruction) we add these to
1732   // PHIOperands.
1733   unsigned ScanIdx = 0;
1734   SmallPtrSet<Value*,4> InstructionsToSink;
1735   DenseMap<Instruction*, SmallVector<Value*,4>> PHIOperands;
1736   LockstepReverseIterator LRI(UnconditionalPreds);
1737   while (LRI.isValid() &&
1738          canSinkInstructions(*LRI, PHIOperands)) {
1739     DEBUG(dbgs() << "SINK: instruction can be sunk: " << *(*LRI)[0] << "\n");
1740     InstructionsToSink.insert((*LRI).begin(), (*LRI).end());
1741     ++ScanIdx;
1742     --LRI;
1743   }
1744
1745   auto ProfitableToSinkInstruction = [&](LockstepReverseIterator &LRI) {
1746     unsigned NumPHIdValues = 0;
1747     for (auto *I : *LRI)
1748       for (auto *V : PHIOperands[I])
1749         if (InstructionsToSink.count(V) == 0)
1750           ++NumPHIdValues;
1751     DEBUG(dbgs() << "SINK: #phid values: " << NumPHIdValues << "\n");
1752     unsigned NumPHIInsts = NumPHIdValues / UnconditionalPreds.size();
1753     if ((NumPHIdValues % UnconditionalPreds.size()) != 0)
1754         NumPHIInsts++;
1755     
1756     return NumPHIInsts <= 1;
1757   };
1758
1759   if (ScanIdx > 0 && Cond) {
1760     // Check if we would actually sink anything first! This mutates the CFG and
1761     // adds an extra block. The goal in doing this is to allow instructions that
1762     // couldn't be sunk before to be sunk - obviously, speculatable instructions
1763     // (such as trunc, add) can be sunk and predicated already. So we check that
1764     // we're going to sink at least one non-speculatable instruction.
1765     LRI.reset();
1766     unsigned Idx = 0;
1767     bool Profitable = false;
1768     while (ProfitableToSinkInstruction(LRI) && Idx < ScanIdx) {
1769       if (!isSafeToSpeculativelyExecute((*LRI)[0])) {
1770         Profitable = true;
1771         break;
1772       }
1773       --LRI;
1774       ++Idx;
1775     }
1776     if (!Profitable)
1777       return false;
1778     
1779     DEBUG(dbgs() << "SINK: Splitting edge\n");
1780     // We have a conditional edge and we're going to sink some instructions.
1781     // Insert a new block postdominating all blocks we're going to sink from.
1782     if (!SplitBlockPredecessors(BI1->getSuccessor(0), UnconditionalPreds,
1783                                 ".sink.split"))
1784       // Edges couldn't be split.
1785       return false;
1786     Changed = true;
1787   }
1788   
1789   // Now that we've analyzed all potential sinking candidates, perform the
1790   // actual sink. We iteratively sink the last non-terminator of the source
1791   // blocks into their common successor unless doing so would require too
1792   // many PHI instructions to be generated (currently only one PHI is allowed
1793   // per sunk instruction).
1794   //
1795   // We can use InstructionsToSink to discount values needing PHI-merging that will
1796   // actually be sunk in a later iteration. This allows us to be more
1797   // aggressive in what we sink. This does allow a false positive where we
1798   // sink presuming a later value will also be sunk, but stop half way through
1799   // and never actually sink it which means we produce more PHIs than intended.
1800   // This is unlikely in practice though.
1801   for (unsigned SinkIdx = 0; SinkIdx != ScanIdx; ++SinkIdx) {
1802     DEBUG(dbgs() << "SINK: Sink: "
1803                  << *UnconditionalPreds[0]->getTerminator()->getPrevNode()
1804                  << "\n");
1805
1806     // Because we've sunk every instruction in turn, the current instruction to
1807     // sink is always at index 0.
1808     LRI.reset();
1809     if (!ProfitableToSinkInstruction(LRI)) {
1810       // Too many PHIs would be created.
1811       DEBUG(dbgs() << "SINK: stopping here, too many PHIs would be created!\n");
1812       break;
1813     }
1814     
1815     if (!sinkLastInstruction(UnconditionalPreds))
1816       return Changed;
1817     NumSinkCommons++;
1818     Changed = true;
1819   }
1820   return Changed;
1821 }
1822
1823 /// \brief Determine if we can hoist sink a sole store instruction out of a
1824 /// conditional block.
1825 ///
1826 /// We are looking for code like the following:
1827 ///   BrBB:
1828 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1829 ///     ... // No other stores or function calls (we could be calling a memory
1830 ///     ... // function).
1831 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1832 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1833 ///   ThenBB:
1834 ///     store i32 %add5, i32* %arrayidx2
1835 ///     br label EndBB
1836 ///   EndBB:
1837 ///     ...
1838 ///   We are going to transform this into:
1839 ///   BrBB:
1840 ///     store i32 %add, i32* %arrayidx2
1841 ///     ... //
1842 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1843 ///     %add.add5 = select i1 %cmp, i32 %add, %add5
1844 ///     store i32 %add.add5, i32* %arrayidx2
1845 ///     ...
1846 ///
1847 /// \return The pointer to the value of the previous store if the store can be
1848 ///         hoisted into the predecessor block. 0 otherwise.
1849 static Value *isSafeToSpeculateStore(Instruction *I, BasicBlock *BrBB,
1850                                      BasicBlock *StoreBB, BasicBlock *EndBB) {
1851   StoreInst *StoreToHoist = dyn_cast<StoreInst>(I);
1852   if (!StoreToHoist)
1853     return nullptr;
1854
1855   // Volatile or atomic.
1856   if (!StoreToHoist->isSimple())
1857     return nullptr;
1858
1859   Value *StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
1860
1861   // Look for a store to the same pointer in BrBB.
1862   unsigned MaxNumInstToLookAt = 9;
1863   for (Instruction &CurI : reverse(*BrBB)) {
1864     if (!MaxNumInstToLookAt)
1865       break;
1866     // Skip debug info.
1867     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CurI))
1868       continue;
1869     --MaxNumInstToLookAt;
1870
1871     // Could be calling an instruction that affects memory like free().
1872     if (CurI.mayHaveSideEffects() && !isa<StoreInst>(CurI))
1873       return nullptr;
1874
1875     if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&CurI)) {
1876       // Found the previous store make sure it stores to the same location.
1877       if (SI->getPointerOperand() == StorePtr)
1878         // Found the previous store, return its value operand.
1879         return SI->getValueOperand();
1880       return nullptr; // Unknown store.
1881     }
1882   }
1883
1884   return nullptr;
1885 }
1886
1887 /// \brief Speculate a conditional basic block flattening the CFG.
1888 ///
1889 /// Note that this is a very risky transform currently. Speculating
1890 /// instructions like this is most often not desirable. Instead, there is an MI
1891 /// pass which can do it with full awareness of the resource constraints.
1892 /// However, some cases are "obvious" and we should do directly. An example of
1893 /// this is speculating a single, reasonably cheap instruction.
1894 ///
1895 /// There is only one distinct advantage to flattening the CFG at the IR level:
1896 /// it makes very common but simplistic optimizations such as are common in
1897 /// instcombine and the DAG combiner more powerful by removing CFG edges and
1898 /// modeling their effects with easier to reason about SSA value graphs.
1899 ///
1900 ///
1901 /// An illustration of this transform is turning this IR:
1902 /// \code
1903 ///   BB:
1904 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1905 ///     br i1 %cmp, label %EndBB, label %ThenBB
1906 ///   ThenBB:
1907 ///     %sub = sub %x, %y
1908 ///     br label BB2
1909 ///   EndBB:
1910 ///     %phi = phi [ %sub, %ThenBB ], [ 0, %EndBB ]
1911 ///     ...
1912 /// \endcode
1913 ///
1914 /// Into this IR:
1915 /// \code
1916 ///   BB:
1917 ///     %cmp = icmp ult %x, %y
1918 ///     %sub = sub %x, %y
1919 ///     %cond = select i1 %cmp, 0, %sub
1920 ///     ...
1921 /// \endcode
1922 ///
1923 /// \returns true if the conditional block is removed.
1924 static bool SpeculativelyExecuteBB(BranchInst *BI, BasicBlock *ThenBB,
1925                                    const TargetTransformInfo &TTI) {
1926   // Be conservative for now. FP select instruction can often be expensive.
1927   Value *BrCond = BI->getCondition();
1928   if (isa<FCmpInst>(BrCond))
1929     return false;
1930
1931   BasicBlock *BB = BI->getParent();
1932   BasicBlock *EndBB = ThenBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1933
1934   // If ThenBB is actually on the false edge of the conditional branch, remember
1935   // to swap the select operands later.
1936   bool Invert = false;
1937   if (ThenBB != BI->getSuccessor(0)) {
1938     assert(ThenBB == BI->getSuccessor(1) && "No edge from 'if' block?");
1939     Invert = true;
1940   }
1941   assert(EndBB == BI->getSuccessor(!Invert) && "No edge from to end block");
1942
1943   // Keep a count of how many times instructions are used within CondBB when
1944   // they are candidates for sinking into CondBB. Specifically:
1945   // - They are defined in BB, and
1946   // - They have no side effects, and
1947   // - All of their uses are in CondBB.
1948   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4> SinkCandidateUseCounts;
1949
1950   unsigned SpeculationCost = 0;
1951   Value *SpeculatedStoreValue = nullptr;
1952   StoreInst *SpeculatedStore = nullptr;
1953   for (BasicBlock::iterator BBI = ThenBB->begin(),
1954                             BBE = std::prev(ThenBB->end());
1955        BBI != BBE; ++BBI) {
1956     Instruction *I = &*BBI;
1957     // Skip debug info.
1958     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1959       continue;
1960
1961     // Only speculatively execute a single instruction (not counting the
1962     // terminator) for now.
1963     ++SpeculationCost;
1964     if (SpeculationCost > 1)
1965       return false;
1966
1967     // Don't hoist the instruction if it's unsafe or expensive.
1968     if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
1969         !(HoistCondStores && (SpeculatedStoreValue = isSafeToSpeculateStore(
1970                                   I, BB, ThenBB, EndBB))))
1971       return false;
1972     if (!SpeculatedStoreValue &&
1973         ComputeSpeculationCost(I, TTI) >
1974             PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1975       return false;
1976
1977     // Store the store speculation candidate.
1978     if (SpeculatedStoreValue)
1979       SpeculatedStore = cast<StoreInst>(I);
1980
1981     // Do not hoist the instruction if any of its operands are defined but not
1982     // used in BB. The transformation will prevent the operand from
1983     // being sunk into the use block.
1984     for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
1985       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(*i);
1986       if (!OpI || OpI->getParent() != BB || OpI->mayHaveSideEffects())
1987         continue; // Not a candidate for sinking.
1988
1989       ++SinkCandidateUseCounts[OpI];
1990     }
1991   }
1992
1993   // Consider any sink candidates which are only used in CondBB as costs for
1994   // speculation. Note, while we iterate over a DenseMap here, we are summing
1995   // and so iteration order isn't significant.
1996   for (SmallDenseMap<Instruction *, unsigned, 4>::iterator
1997            I = SinkCandidateUseCounts.begin(),
1998            E = SinkCandidateUseCounts.end();
1999        I != E; ++I)
2000     if (I->first->getNumUses() == I->second) {
2001       ++SpeculationCost;
2002       if (SpeculationCost > 1)
2003         return false;
2004     }
2005
2006   // Check that the PHI nodes can be converted to selects.
2007   bool HaveRewritablePHIs = false;
2008   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2009        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2010     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2011     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
2012
2013     // FIXME: Try to remove some of the duplication with HoistThenElseCodeToIf.
2014     // Skip PHIs which are trivial.
2015     if (ThenV == OrigV)
2016       continue;
2017
2018     // Don't convert to selects if we could remove undefined behavior instead.
2019     if (passingValueIsAlwaysUndefined(OrigV, PN) ||
2020         passingValueIsAlwaysUndefined(ThenV, PN))
2021       return false;
2022
2023     HaveRewritablePHIs = true;
2024     ConstantExpr *OrigCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OrigV);
2025     ConstantExpr *ThenCE = dyn_cast<ConstantExpr>(ThenV);
2026     if (!OrigCE && !ThenCE)
2027       continue; // Known safe and cheap.
2028
2029     if ((ThenCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(ThenCE)) ||
2030         (OrigCE && !isSafeToSpeculativelyExecute(OrigCE)))
2031       return false;
2032     unsigned OrigCost = OrigCE ? ComputeSpeculationCost(OrigCE, TTI) : 0;
2033     unsigned ThenCost = ThenCE ? ComputeSpeculationCost(ThenCE, TTI) : 0;
2034     unsigned MaxCost =
2035         2 * PHINodeFoldingThreshold * TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2036     if (OrigCost + ThenCost > MaxCost)
2037       return false;
2038
2039     // Account for the cost of an unfolded ConstantExpr which could end up
2040     // getting expanded into Instructions.
2041     // FIXME: This doesn't account for how many operations are combined in the
2042     // constant expression.
2043     ++SpeculationCost;
2044     if (SpeculationCost > 1)
2045       return false;
2046   }
2047
2048   // If there are no PHIs to process, bail early. This helps ensure idempotence
2049   // as well.
2050   if (!HaveRewritablePHIs && !(HoistCondStores && SpeculatedStoreValue))
2051     return false;
2052
2053   // If we get here, we can hoist the instruction and if-convert.
2054   DEBUG(dbgs() << "SPECULATIVELY EXECUTING BB" << *ThenBB << "\n";);
2055
2056   // Insert a select of the value of the speculated store.
2057   if (SpeculatedStoreValue) {
2058     IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2059     Value *TrueV = SpeculatedStore->getValueOperand();
2060     Value *FalseV = SpeculatedStoreValue;
2061     if (Invert)
2062       std::swap(TrueV, FalseV);
2063     Value *S = Builder.CreateSelect(
2064         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2065     SpeculatedStore->setOperand(0, S);
2066   }
2067
2068   // Metadata can be dependent on the condition we are hoisting above.
2069   // Conservatively strip all metadata on the instruction.
2070   for (auto &I : *ThenBB)
2071     I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2072
2073   // Hoist the instructions.
2074   BB->getInstList().splice(BI->getIterator(), ThenBB->getInstList(),
2075                            ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
2076
2077   // Insert selects and rewrite the PHI operands.
2078   IRBuilder<NoFolder> Builder(BI);
2079   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
2080        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2081     unsigned OrigI = PN->getBasicBlockIndex(BB);
2082     unsigned ThenI = PN->getBasicBlockIndex(ThenBB);
2083     Value *OrigV = PN->getIncomingValue(OrigI);
2084     Value *ThenV = PN->getIncomingValue(ThenI);
2085
2086     // Skip PHIs which are trivial.
2087     if (OrigV == ThenV)
2088       continue;
2089
2090     // Create a select whose true value is the speculatively executed value and
2091     // false value is the preexisting value. Swap them if the branch
2092     // destinations were inverted.
2093     Value *TrueV = ThenV, *FalseV = OrigV;
2094     if (Invert)
2095       std::swap(TrueV, FalseV);
2096     Value *V = Builder.CreateSelect(
2097         BrCond, TrueV, FalseV, TrueV->getName() + "." + FalseV->getName(), BI);
2098     PN->setIncomingValue(OrigI, V);
2099     PN->setIncomingValue(ThenI, V);
2100   }
2101
2102   ++NumSpeculations;
2103   return true;
2104 }
2105
2106 /// Return true if we can thread a branch across this block.
2107 static bool BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BasicBlock *BB) {
2108   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2109   unsigned Size = 0;
2110
2111   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2112     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
2113       continue;
2114     if (Size > 10)
2115       return false; // Don't clone large BB's.
2116     ++Size;
2117
2118     // We can only support instructions that do not define values that are
2119     // live outside of the current basic block.
2120     for (User *U : BBI->users()) {
2121       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
2122       if (UI->getParent() != BB || isa<PHINode>(UI))
2123         return false;
2124     }
2125
2126     // Looks ok, continue checking.
2127   }
2128
2129   return true;
2130 }
2131
2132 /// If we have a conditional branch on a PHI node value that is defined in the
2133 /// same block as the branch and if any PHI entries are constants, thread edges
2134 /// corresponding to that entry to be branches to their ultimate destination.
2135 static bool FoldCondBranchOnPHI(BranchInst *BI, const DataLayout &DL) {
2136   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2137   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition());
2138   // NOTE: we currently cannot transform this case if the PHI node is used
2139   // outside of the block.
2140   if (!PN || PN->getParent() != BB || !PN->hasOneUse())
2141     return false;
2142
2143   // Degenerate case of a single entry PHI.
2144   if (PN->getNumIncomingValues() == 1) {
2145     FoldSingleEntryPHINodes(PN->getParent());
2146     return true;
2147   }
2148
2149   // Now we know that this block has multiple preds and two succs.
2150   if (!BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB))
2151     return false;
2152
2153   // Can't fold blocks that contain noduplicate or convergent calls.
2154   if (any_of(*BB, [](const Instruction &I) {
2155         const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2156         return CI && (CI->cannotDuplicate() || CI->isConvergent());
2157       }))
2158     return false;
2159
2160   // Okay, this is a simple enough basic block.  See if any phi values are
2161   // constants.
2162   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2163     ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(i));
2164     if (!CB || !CB->getType()->isIntegerTy(1))
2165       continue;
2166
2167     // Okay, we now know that all edges from PredBB should be revectored to
2168     // branch to RealDest.
2169     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
2170     BasicBlock *RealDest = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
2171
2172     if (RealDest == BB)
2173       continue; // Skip self loops.
2174     // Skip if the predecessor's terminator is an indirect branch.
2175     if (isa<IndirectBrInst>(PredBB->getTerminator()))
2176       continue;
2177
2178     // The dest block might have PHI nodes, other predecessors and other
2179     // difficult cases.  Instead of being smart about this, just insert a new
2180     // block that jumps to the destination block, effectively splitting
2181     // the edge we are about to create.
2182     BasicBlock *EdgeBB =
2183         BasicBlock::Create(BB->getContext(), RealDest->getName() + ".critedge",
2184                            RealDest->getParent(), RealDest);
2185     BranchInst::Create(RealDest, EdgeBB);
2186
2187     // Update PHI nodes.
2188     AddPredecessorToBlock(RealDest, EdgeBB, BB);
2189
2190     // BB may have instructions that are being threaded over.  Clone these
2191     // instructions into EdgeBB.  We know that there will be no uses of the
2192     // cloned instructions outside of EdgeBB.
2193     BasicBlock::iterator InsertPt = EdgeBB->begin();
2194     DenseMap<Value *, Value *> TranslateMap; // Track translated values.
2195     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(); &*BBI != BI; ++BBI) {
2196       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)) {
2197         TranslateMap[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
2198         continue;
2199       }
2200       // Clone the instruction.
2201       Instruction *N = BBI->clone();
2202       if (BBI->hasName())
2203         N->setName(BBI->getName() + ".c");
2204
2205       // Update operands due to translation.
2206       for (User::op_iterator i = N->op_begin(), e = N->op_end(); i != e; ++i) {
2207         DenseMap<Value *, Value *>::iterator PI = TranslateMap.find(*i);
2208         if (PI != TranslateMap.end())
2209           *i = PI->second;
2210       }
2211
2212       // Check for trivial simplification.
2213       if (Value *V = SimplifyInstruction(N, DL)) {
2214         if (!BBI->use_empty())
2215           TranslateMap[&*BBI] = V;
2216         if (!N->mayHaveSideEffects()) {
2217           delete N; // Instruction folded away, don't need actual inst
2218           N = nullptr;
2219         }
2220       } else {
2221         if (!BBI->use_empty())
2222           TranslateMap[&*BBI] = N;
2223       }
2224       // Insert the new instruction into its new home.
2225       if (N)
2226         EdgeBB->getInstList().insert(InsertPt, N);
2227     }
2228
2229     // Loop over all of the edges from PredBB to BB, changing them to branch
2230     // to EdgeBB instead.
2231     TerminatorInst *PredBBTI = PredBB->getTerminator();
2232     for (unsigned i = 0, e = PredBBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2233       if (PredBBTI->getSuccessor(i) == BB) {
2234         BB->removePredecessor(PredBB);
2235         PredBBTI->setSuccessor(i, EdgeBB);
2236       }
2237
2238     // Recurse, simplifying any other constants.
2239     return FoldCondBranchOnPHI(BI, DL) | true;
2240   }
2241
2242   return false;
2243 }
2244
2245 /// Given a BB that starts with the specified two-entry PHI node,
2246 /// see if we can eliminate it.
2247 static bool FoldTwoEntryPHINode(PHINode *PN, const TargetTransformInfo &TTI,
2248                                 const DataLayout &DL) {
2249   // Ok, this is a two entry PHI node.  Check to see if this is a simple "if
2250   // statement", which has a very simple dominance structure.  Basically, we
2251   // are trying to find the condition that is being branched on, which
2252   // subsequently causes this merge to happen.  We really want control
2253   // dependence information for this check, but simplifycfg can't keep it up
2254   // to date, and this catches most of the cases we care about anyway.
2255   BasicBlock *BB = PN->getParent();
2256   BasicBlock *IfTrue, *IfFalse;
2257   Value *IfCond = GetIfCondition(BB, IfTrue, IfFalse);
2258   if (!IfCond ||
2259       // Don't bother if the branch will be constant folded trivially.
2260       isa<ConstantInt>(IfCond))
2261     return false;
2262
2263   // Okay, we found that we can merge this two-entry phi node into a select.
2264   // Doing so would require us to fold *all* two entry phi nodes in this block.
2265   // At some point this becomes non-profitable (particularly if the target
2266   // doesn't support cmov's).  Only do this transformation if there are two or
2267   // fewer PHI nodes in this block.
2268   unsigned NumPhis = 0;
2269   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++NumPhis, ++I)
2270     if (NumPhis > 2)
2271       return false;
2272
2273   // Loop over the PHI's seeing if we can promote them all to select
2274   // instructions.  While we are at it, keep track of the instructions
2275   // that need to be moved to the dominating block.
2276   SmallPtrSet<Instruction *, 4> AggressiveInsts;
2277   unsigned MaxCostVal0 = PHINodeFoldingThreshold,
2278            MaxCostVal1 = PHINodeFoldingThreshold;
2279   MaxCostVal0 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2280   MaxCostVal1 *= TargetTransformInfo::TCC_Basic;
2281
2282   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); isa<PHINode>(II);) {
2283     PHINode *PN = cast<PHINode>(II++);
2284     if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL)) {
2285       PN->replaceAllUsesWith(V);
2286       PN->eraseFromParent();
2287       continue;
2288     }
2289
2290     if (!DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(0), BB, &AggressiveInsts,
2291                              MaxCostVal0, TTI) ||
2292         !DominatesMergePoint(PN->getIncomingValue(1), BB, &AggressiveInsts,
2293                              MaxCostVal1, TTI))
2294       return false;
2295   }
2296
2297   // If we folded the first phi, PN dangles at this point.  Refresh it.  If
2298   // we ran out of PHIs then we simplified them all.
2299   PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
2300   if (!PN)
2301     return true;
2302
2303   // Don't fold i1 branches on PHIs which contain binary operators.  These can
2304   // often be turned into switches and other things.
2305   if (PN->getType()->isIntegerTy(1) &&
2306       (isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(0)) ||
2307        isa<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(1)) ||
2308        isa<BinaryOperator>(IfCond)))
2309     return false;
2310
2311   // If all PHI nodes are promotable, check to make sure that all instructions
2312   // in the predecessor blocks can be promoted as well. If not, we won't be able
2313   // to get rid of the control flow, so it's not worth promoting to select
2314   // instructions.
2315   BasicBlock *DomBlock = nullptr;
2316   BasicBlock *IfBlock1 = PN->getIncomingBlock(0);
2317   BasicBlock *IfBlock2 = PN->getIncomingBlock(1);
2318   if (cast<BranchInst>(IfBlock1->getTerminator())->isConditional()) {
2319     IfBlock1 = nullptr;
2320   } else {
2321     DomBlock = *pred_begin(IfBlock1);
2322     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock1->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2323          ++I)
2324       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2325         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2326         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2327         // the xform is not worth it.
2328         return false;
2329       }
2330   }
2331
2332   if (cast<BranchInst>(IfBlock2->getTerminator())->isConditional()) {
2333     IfBlock2 = nullptr;
2334   } else {
2335     DomBlock = *pred_begin(IfBlock2);
2336     for (BasicBlock::iterator I = IfBlock2->begin(); !isa<TerminatorInst>(I);
2337          ++I)
2338       if (!AggressiveInsts.count(&*I) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2339         // This is not an aggressive instruction that we can promote.
2340         // Because of this, we won't be able to get rid of the control flow, so
2341         // the xform is not worth it.
2342         return false;
2343       }
2344   }
2345
2346   DEBUG(dbgs() << "FOUND IF CONDITION!  " << *IfCond << "  T: "
2347                << IfTrue->getName() << "  F: " << IfFalse->getName() << "\n");
2348
2349   // If we can still promote the PHI nodes after this gauntlet of tests,
2350   // do all of the PHI's now.
2351   Instruction *InsertPt = DomBlock->getTerminator();
2352   IRBuilder<NoFolder> Builder(InsertPt);
2353
2354   // Move all 'aggressive' instructions, which are defined in the
2355   // conditional parts of the if's up to the dominating block.
2356   if (IfBlock1) {
2357     for (auto &I : *IfBlock1)
2358       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2359     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2360                                    IfBlock1->getInstList(), IfBlock1->begin(),
2361                                    IfBlock1->getTerminator()->getIterator());
2362   }
2363   if (IfBlock2) {
2364     for (auto &I : *IfBlock2)
2365       I.dropUnknownNonDebugMetadata();
2366     DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(),
2367                                    IfBlock2->getInstList(), IfBlock2->begin(),
2368                                    IfBlock2->getTerminator()->getIterator());
2369   }
2370
2371   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
2372     // Change the PHI node into a select instruction.
2373     Value *TrueVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfFalse);
2374     Value *FalseVal = PN->getIncomingValue(PN->getIncomingBlock(0) == IfTrue);
2375
2376     Value *Sel = Builder.CreateSelect(IfCond, TrueVal, FalseVal, "", InsertPt);
2377     PN->replaceAllUsesWith(Sel);
2378     Sel->takeName(PN);
2379     PN->eraseFromParent();
2380   }
2381
2382   // At this point, IfBlock1 and IfBlock2 are both empty, so our if statement
2383   // has been flattened.  Change DomBlock to jump directly to our new block to
2384   // avoid other simplifycfg's kicking in on the diamond.
2385   TerminatorInst *OldTI = DomBlock->getTerminator();
2386   Builder.SetInsertPoint(OldTI);
2387   Builder.CreateBr(BB);
2388   OldTI->eraseFromParent();
2389   return true;
2390 }
2391
2392 /// If we found a conditional branch that goes to two returning blocks,
2393 /// try to merge them together into one return,
2394 /// introducing a select if the return values disagree.
2395 static bool SimplifyCondBranchToTwoReturns(BranchInst *BI,
2396                                            IRBuilder<> &Builder) {
2397   assert(BI->isConditional() && "Must be a conditional branch");
2398   BasicBlock *TrueSucc = BI->getSuccessor(0);
2399   BasicBlock *FalseSucc = BI->getSuccessor(1);
2400   ReturnInst *TrueRet = cast<ReturnInst>(TrueSucc->getTerminator());
2401   ReturnInst *FalseRet = cast<ReturnInst>(FalseSucc->getTerminator());
2402
2403   // Check to ensure both blocks are empty (just a return) or optionally empty
2404   // with PHI nodes.  If there are other instructions, merging would cause extra
2405   // computation on one path or the other.
2406   if (!TrueSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2407     return false;
2408   if (!FalseSucc->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
2409     return false;
2410
2411   Builder.SetInsertPoint(BI);
2412   // Okay, we found a branch that is going to two return nodes.  If
2413   // there is no return value for this function, just change the
2414   // branch into a return.
2415   if (FalseRet->getNumOperands() == 0) {
2416     TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2417     FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2418     Builder.CreateRetVoid();
2419     EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2420     return true;
2421   }
2422
2423   // Otherwise, figure out what the true and false return values are
2424   // so we can insert a new select instruction.
2425   Value *TrueValue = TrueRet->getReturnValue();
2426   Value *FalseValue = FalseRet->getReturnValue();
2427
2428   // Unwrap any PHI nodes in the return blocks.
2429   if (PHINode *TVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(TrueValue))
2430     if (TVPN->getParent() == TrueSucc)
2431       TrueValue = TVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2432   if (PHINode *FVPN = dyn_cast_or_null<PHINode>(FalseValue))
2433     if (FVPN->getParent() == FalseSucc)
2434       FalseValue = FVPN->getIncomingValueForBlock(BI->getParent());
2435
2436   // In order for this transformation to be safe, we must be able to
2437   // unconditionally execute both operands to the return.  This is
2438   // normally the case, but we could have a potentially-trapping
2439   // constant expression that prevents this transformation from being
2440   // safe.
2441   if (ConstantExpr *TCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(TrueValue))
2442     if (TCV->canTrap())
2443       return false;
2444   if (ConstantExpr *FCV = dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(FalseValue))
2445     if (FCV->canTrap())
2446       return false;
2447
2448   // Okay, we collected all the mapped values and checked them for sanity, and
2449   // defined to really do this transformation.  First, update the CFG.
2450   TrueSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2451   FalseSucc->removePredecessor(BI->getParent());
2452
2453   // Insert select instructions where needed.
2454   Value *BrCond = BI->getCondition();
2455   if (TrueValue) {
2456     // Insert a select if the results differ.
2457     if (TrueValue == FalseValue || isa<UndefValue>(FalseValue)) {
2458     } else if (isa<UndefValue>(TrueValue)) {
2459       TrueValue = FalseValue;
2460     } else {
2461       TrueValue =
2462           Builder.CreateSelect(BrCond, TrueValue, FalseValue, "retval", BI);
2463     }
2464   }
2465
2466   Value *RI =
2467       !TrueValue ? Builder.CreateRetVoid() : Builder.CreateRet(TrueValue);
2468
2469   (void)RI;
2470
2471   DEBUG(dbgs() << "\nCHANGING BRANCH TO TWO RETURNS INTO SELECT:"
2472                << "\n  " << *BI << "NewRet = " << *RI
2473                << "TRUEBLOCK: " << *TrueSucc << "FALSEBLOCK: " << *FalseSucc);
2474
2475   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
2476
2477   return true;
2478 }
2479
2480 /// Return true if the given instruction is available
2481 /// in its predecessor block. If yes, the instruction will be removed.
2482 static bool checkCSEInPredecessor(Instruction *Inst, BasicBlock *PB) {
2483   if (!isa<BinaryOperator>(Inst) && !isa<CmpInst>(Inst))
2484     return false;
2485   for (Instruction &I : *PB) {
2486     Instruction *PBI = &I;
2487     // Check whether Inst and PBI generate the same value.
2488     if (Inst->isIdenticalTo(PBI)) {
2489       Inst->replaceAllUsesWith(PBI);
2490       Inst->eraseFromParent();
2491       return true;
2492     }
2493   }
2494   return false;
2495 }
2496
2497 /// Return true if either PBI or BI has branch weight available, and store
2498 /// the weights in {Pred|Succ}{True|False}Weight. If one of PBI and BI does
2499 /// not have branch weight, use 1:1 as its weight.
2500 static bool extractPredSuccWeights(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
2501                                    uint64_t &PredTrueWeight,
2502                                    uint64_t &PredFalseWeight,
2503                                    uint64_t &SuccTrueWeight,
2504                                    uint64_t &SuccFalseWeight) {
2505   bool PredHasWeights =
2506       PBI->extractProfMetadata(PredTrueWeight, PredFalseWeight);
2507   bool SuccHasWeights =
2508       BI->extractProfMetadata(SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2509   if (PredHasWeights || SuccHasWeights) {
2510     if (!PredHasWeights)
2511       PredTrueWeight = PredFalseWeight = 1;
2512     if (!SuccHasWeights)
2513       SuccTrueWeight = SuccFalseWeight = 1;
2514     return true;
2515   } else {
2516     return false;
2517   }
2518 }
2519
2520 /// If this basic block is simple enough, and if a predecessor branches to us
2521 /// and one of our successors, fold the block into the predecessor and use
2522 /// logical operations to pick the right destination.
2523 bool llvm::FoldBranchToCommonDest(BranchInst *BI, unsigned BonusInstThreshold) {
2524   BasicBlock *BB = BI->getParent();
2525
2526   Instruction *Cond = nullptr;
2527   if (BI->isConditional())
2528     Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2529   else {
2530     // For unconditional branch, check for a simple CFG pattern, where
2531     // BB has a single predecessor and BB's successor is also its predecessor's
2532     // successor. If such pattern exisits, check for CSE between BB and its
2533     // predecessor.
2534     if (BasicBlock *PB = BB->getSinglePredecessor())
2535       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PB->getTerminator()))
2536         if (PBI->isConditional() &&
2537             (BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(0) ||
2538              BI->getSuccessor(0) == PBI->getSuccessor(1))) {
2539           for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
2540             Instruction *Curr = &*I++;
2541             if (isa<CmpInst>(Curr)) {
2542               Cond = Curr;
2543               break;
2544             }
2545             // Quit if we can't remove this instruction.
2546             if (!checkCSEInPredecessor(Curr, PB))
2547               return false;
2548           }
2549         }
2550
2551     if (!Cond)
2552       return false;
2553   }
2554
2555   if (!Cond || (!isa<CmpInst>(Cond) && !isa<BinaryOperator>(Cond)) ||
2556       Cond->getParent() != BB || !Cond->hasOneUse())
2557     return false;
2558
2559   // Make sure the instruction after the condition is the cond branch.
2560   BasicBlock::iterator CondIt = ++Cond->getIterator();
2561
2562   // Ignore dbg intrinsics.
2563   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(CondIt))
2564     ++CondIt;
2565
2566   if (&*CondIt != BI)
2567     return false;
2568
2569   // Only allow this transformation if computing the condition doesn't involve
2570   // too many instructions and these involved instructions can be executed
2571   // unconditionally. We denote all involved instructions except the condition
2572   // as "bonus instructions", and only allow this transformation when the
2573   // number of the bonus instructions does not exceed a certain threshold.
2574   unsigned NumBonusInsts = 0;
2575   for (auto I = BB->begin(); Cond != &*I; ++I) {
2576     // Ignore dbg intrinsics.
2577     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2578       continue;
2579     if (!I->hasOneUse() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&*I))
2580       return false;
2581     // I has only one use and can be executed unconditionally.
2582     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(I->user_back());
2583     if (User == nullptr || User->getParent() != BB)
2584       return false;
2585     // I is used in the same BB. Since BI uses Cond and doesn't have more slots
2586     // to use any other instruction, User must be an instruction between next(I)
2587     // and Cond.
2588     ++NumBonusInsts;
2589     // Early exits once we reach the limit.
2590     if (NumBonusInsts > BonusInstThreshold)
2591       return false;
2592   }
2593
2594   // Cond is known to be a compare or binary operator.  Check to make sure that
2595   // neither operand is a potentially-trapping constant expression.
2596   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(0)))
2597     if (CE->canTrap())
2598       return false;
2599   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Cond->getOperand(1)))
2600     if (CE->canTrap())
2601       return false;
2602
2603   // Finally, don't infinitely unroll conditional loops.
2604   BasicBlock *TrueDest = BI->getSuccessor(0);
2605   BasicBlock *FalseDest = (BI->isConditional()) ? BI->getSuccessor(1) : nullptr;
2606   if (TrueDest == BB || FalseDest == BB)
2607     return false;
2608
2609   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2610     BasicBlock *PredBlock = *PI;
2611     BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PredBlock->getTerminator());
2612
2613     // Check that we have two conditional branches.  If there is a PHI node in
2614     // the common successor, verify that the same value flows in from both
2615     // blocks.
2616     SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
2617     if (!PBI || PBI->isUnconditional() ||
2618         (BI->isConditional() && !SafeToMergeTerminators(BI, PBI)) ||
2619         (!BI->isConditional() &&
2620          !isProfitableToFoldUnconditional(BI, PBI, Cond, PHIs)))
2621       continue;
2622
2623     // Determine if the two branches share a common destination.
2624     Instruction::BinaryOps Opc = Instruction::BinaryOpsEnd;
2625     bool InvertPredCond = false;
2626
2627     if (BI->isConditional()) {
2628       if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2629         Opc = Instruction::Or;
2630       } else if (PBI->getSuccessor(1) == FalseDest) {
2631         Opc = Instruction::And;
2632       } else if (PBI->getSuccessor(0) == FalseDest) {
2633         Opc = Instruction::And;
2634         InvertPredCond = true;
2635       } else if (PBI->getSuccessor(1) == TrueDest) {
2636         Opc = Instruction::Or;
2637         InvertPredCond = true;
2638       } else {
2639         continue;
2640       }
2641     } else {
2642       if (PBI->getSuccessor(0) != TrueDest && PBI->getSuccessor(1) != TrueDest)
2643         continue;
2644     }
2645
2646     DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRANCH TO COMMON DEST:\n" << *PBI << *BB);
2647     IRBuilder<> Builder(PBI);
2648
2649     // If we need to invert the condition in the pred block to match, do so now.
2650     if (InvertPredCond) {
2651       Value *NewCond = PBI->getCondition();
2652
2653       if (NewCond->hasOneUse() && isa<CmpInst>(NewCond)) {
2654         CmpInst *CI = cast<CmpInst>(NewCond);
2655         CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2656       } else {
2657         NewCond =
2658             Builder.CreateNot(NewCond, PBI->getCondition()->getName() + ".not");
2659       }
2660
2661       PBI->setCondition(NewCond);
2662       PBI->swapSuccessors();
2663     }
2664
2665     // If we have bonus instructions, clone them into the predecessor block.
2666     // Note that there may be multiple predecessor blocks, so we cannot move
2667     // bonus instructions to a predecessor block.
2668     ValueToValueMapTy VMap; // maps original values to cloned values
2669     // We already make sure Cond is the last instruction before BI. Therefore,
2670     // all instructions before Cond other than DbgInfoIntrinsic are bonus
2671     // instructions.
2672     for (auto BonusInst = BB->begin(); Cond != &*BonusInst; ++BonusInst) {
2673       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BonusInst))
2674         continue;
2675       Instruction *NewBonusInst = BonusInst->clone();
2676       RemapInstruction(NewBonusInst, VMap,
2677                        RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2678       VMap[&*BonusInst] = NewBonusInst;
2679
2680       // If we moved a load, we cannot any longer claim any knowledge about
2681       // its potential value. The previous information might have been valid
2682       // only given the branch precondition.
2683       // For an analogous reason, we must also drop all the metadata whose
2684       // semantics we don't understand.
2685       NewBonusInst->dropUnknownNonDebugMetadata();
2686
2687       PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), NewBonusInst);
2688       NewBonusInst->takeName(&*BonusInst);
2689       BonusInst->setName(BonusInst->getName() + ".old");
2690     }
2691
2692     // Clone Cond into the predecessor basic block, and or/and the
2693     // two conditions together.
2694     Instruction *New = Cond->clone();
2695     RemapInstruction(New, VMap,
2696                      RF_NoModuleLevelChanges | RF_IgnoreMissingLocals);
2697     PredBlock->getInstList().insert(PBI->getIterator(), New);
2698     New->takeName(Cond);
2699     Cond->setName(New->getName() + ".old");
2700
2701     if (BI->isConditional()) {
2702       Instruction *NewCond = cast<Instruction>(
2703           Builder.CreateBinOp(Opc, PBI->getCondition(), New, "or.cond"));
2704       PBI->setCondition(NewCond);
2705
2706       uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
2707       bool HasWeights =
2708           extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
2709                                  SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
2710       SmallVector<uint64_t, 8> NewWeights;
2711
2712       if (PBI->getSuccessor(0) == BB) {
2713         if (HasWeights) {
2714           // PBI: br i1 %x, BB, FalseDest
2715           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2716           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2717           NewWeights.push_back(PredTrueWeight * SuccTrueWeight);
2718           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2719           //               TrueWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2720           // We assume that total weights of a BranchInst can fit into 32 bits.
2721           // Therefore, we will not have overflow using 64-bit arithmetic.
2722           NewWeights.push_back(PredFalseWeight *
2723                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2724                                PredTrueWeight * SuccFalseWeight);
2725         }
2726         AddPredecessorToBlock(TrueDest, PredBlock, BB);
2727         PBI->setSuccessor(0, TrueDest);
2728       }
2729       if (PBI->getSuccessor(1) == BB) {
2730         if (HasWeights) {
2731           // PBI: br i1 %x, TrueDest, BB
2732           // BI:  br i1 %y, TrueDest, FalseDest
2733           // TrueWeight is TrueWeight for PBI * TotalWeight for BI +
2734           //              FalseWeight for PBI * TrueWeight for BI.
2735           NewWeights.push_back(PredTrueWeight *
2736                                    (SuccFalseWeight + SuccTrueWeight) +
2737                                PredFalseWeight * SuccTrueWeight);
2738           // FalseWeight is FalseWeight for PBI * FalseWeight for BI.
2739           NewWeights.push_back(PredFalseWeight * SuccFalseWeight);
2740         }
2741         AddPredecessorToBlock(FalseDest, PredBlock, BB);
2742         PBI->setSuccessor(1, FalseDest);
2743       }
2744       if (NewWeights.size() == 2) {
2745         // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
2746         FitWeights(NewWeights);
2747
2748         SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(NewWeights.begin(),
2749                                            NewWeights.end());
2750         PBI->setMetadata(
2751             LLVMContext::MD_prof,
2752             MDBuilder(BI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
2753       } else
2754         PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, nullptr);
2755     } else {
2756       // Update PHI nodes in the common successors.
2757       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i) {
2758         ConstantInt *PBI_C = cast<ConstantInt>(
2759             PHIs[i]->getIncomingValueForBlock(PBI->getParent()));
2760         assert(PBI_C->getType()->isIntegerTy(1));
2761         Instruction *MergedCond = nullptr;
2762         if (PBI->getSuccessor(0) == TrueDest) {
2763           // Create (PBI_Cond and PBI_C) or (!PBI_Cond and BI_Value)
2764           // PBI_C is true: PBI_Cond or (!PBI_Cond and BI_Value)
2765           //       is false: !PBI_Cond and BI_Value
2766           Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2767               Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2768           MergedCond = cast<Instruction>(
2769               Builder.CreateBinOp(Instruction::And, NotCond, New, "and.cond"));
2770           if (PBI_C->isOne())
2771             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2772                 Instruction::Or, PBI->getCondition(), MergedCond, "or.cond"));
2773         } else {
2774           // Create (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond and PBI_C)
2775           // PBI_C is true: (PBI_Cond and BI_Value) or (!PBI_Cond)
2776           //       is false: PBI_Cond and BI_Value
2777           MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2778               Instruction::And, PBI->getCondition(), New, "and.cond"));
2779           if (PBI_C->isOne()) {
2780             Instruction *NotCond = cast<Instruction>(
2781                 Builder.CreateNot(PBI->getCondition(), "not.cond"));
2782             MergedCond = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(
2783                 Instruction::Or, NotCond, MergedCond, "or.cond"));
2784           }
2785         }
2786         // Update PHI Node.
2787         PHIs[i]->setIncomingValue(PHIs[i]->getBasicBlockIndex(PBI->getParent()),
2788                                   MergedCond);
2789       }
2790       // Change PBI from Conditional to Unconditional.
2791       BranchInst *New_PBI = BranchInst::Create(TrueDest, PBI);
2792       EraseTerminatorInstAndDCECond(PBI);
2793       PBI = New_PBI;
2794     }
2795
2796     // If BI was a loop latch, it may have had associated loop metadata.
2797     // We need to copy it to the new latch, that is, PBI.
2798     if (MDNode *LoopMD = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_loop))
2799       PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_loop, LoopMD);
2800
2801     // TODO: If BB is reachable from all paths through PredBlock, then we
2802     // could replace PBI's branch probabilities with BI's.
2803
2804     // Copy any debug value intrinsics into the end of PredBlock.
2805     for (Instruction &I : *BB)
2806       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
2807         I.clone()->insertBefore(PBI);
2808
2809     return true;
2810   }
2811   return false;
2812 }
2813
2814 // If there is only one store in BB1 and BB2, return it, otherwise return
2815 // nullptr.
2816 static StoreInst *findUniqueStoreInBlocks(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2) {
2817   StoreInst *S = nullptr;
2818   for (auto *BB : {BB1, BB2}) {
2819     if (!BB)
2820       continue;
2821     for (auto &I : *BB)
2822       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I)) {
2823         if (S)
2824           // Multiple stores seen.
2825           return nullptr;
2826         else
2827           S = SI;
2828       }
2829   }
2830   return S;
2831 }
2832
2833 static Value *ensureValueAvailableInSuccessor(Value *V, BasicBlock *BB,
2834                                               Value *AlternativeV = nullptr) {
2835   // PHI is going to be a PHI node that allows the value V that is defined in
2836   // BB to be referenced in BB's only successor.
2837   //
2838   // If AlternativeV is nullptr, the only value we care about in PHI is V. It
2839   // doesn't matter to us what the other operand is (it'll never get used). We
2840   // could just create a new PHI with an undef incoming value, but that could
2841   // increase register pressure if EarlyCSE/InstCombine can't fold it with some
2842   // other PHI. So here we directly look for some PHI in BB's successor with V
2843   // as an incoming operand. If we find one, we use it, else we create a new
2844   // one.
2845   //
2846   // If AlternativeV is not nullptr, we care about both incoming values in PHI.
2847   // PHI must be exactly: phi <ty> [ %BB, %V ], [ %OtherBB, %AlternativeV]
2848   // where OtherBB is the single other predecessor of BB's only successor.
2849   PHINode *PHI = nullptr;
2850   BasicBlock *Succ = BB->getSingleSuccessor();
2851
2852   for (auto I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
2853     if (cast<PHINode>(I)->getIncomingValueForBlock(BB) == V) {
2854       PHI = cast<PHINode>(I);
2855       if (!AlternativeV)
2856         break;
2857
2858       assert(std::distance(pred_begin(Succ), pred_end(Succ)) == 2);
2859       auto PredI = pred_begin(Succ);
2860       BasicBlock *OtherPredBB = *PredI == BB ? *++PredI : *PredI;
2861       if (PHI->getIncomingValueForBlock(OtherPredBB) == AlternativeV)
2862         break;
2863       PHI = nullptr;
2864     }
2865   if (PHI)
2866     return PHI;
2867
2868   // If V is not an instruction defined in BB, just return it.
2869   if (!AlternativeV &&
2870       (!isa<Instruction>(V) || cast<Instruction>(V)->getParent() != BB))
2871     return V;
2872
2873   PHI = PHINode::Create(V->getType(), 2, "simplifycfg.merge", &Succ->front());
2874   PHI->addIncoming(V, BB);
2875   for (BasicBlock *PredBB : predecessors(Succ))
2876     if (PredBB != BB)
2877       PHI->addIncoming(
2878           AlternativeV ? AlternativeV : UndefValue::get(V->getType()), PredBB);
2879   return PHI;
2880 }
2881
2882 static bool mergeConditionalStoreToAddress(BasicBlock *PTB, BasicBlock *PFB,
2883                                            BasicBlock *QTB, BasicBlock *QFB,
2884                                            BasicBlock *PostBB, Value *Address,
2885                                            bool InvertPCond, bool InvertQCond) {
2886   auto IsaBitcastOfPointerType = [](const Instruction &I) {
2887     return Operator::getOpcode(&I) == Instruction::BitCast &&
2888            I.getType()->isPointerTy();
2889   };
2890
2891   // If we're not in aggressive mode, we only optimize if we have some
2892   // confidence that by optimizing we'll allow P and/or Q to be if-converted.
2893   auto IsWorthwhile = [&](BasicBlock *BB) {
2894     if (!BB)
2895       return true;
2896     // Heuristic: if the block can be if-converted/phi-folded and the
2897     // instructions inside are all cheap (arithmetic/GEPs), it's worthwhile to
2898     // thread this store.
2899     unsigned N = 0;
2900     for (auto &I : *BB) {
2901       // Cheap instructions viable for folding.
2902       if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) ||
2903           isa<StoreInst>(I))
2904         ++N;
2905       // Free instructions.
2906       else if (isa<TerminatorInst>(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I) ||
2907                IsaBitcastOfPointerType(I))
2908         continue;
2909       else
2910         return false;
2911     }
2912     return N <= PHINodeFoldingThreshold;
2913   };
2914
2915   if (!MergeCondStoresAggressively &&
2916       (!IsWorthwhile(PTB) || !IsWorthwhile(PFB) || !IsWorthwhile(QTB) ||
2917        !IsWorthwhile(QFB)))
2918     return false;
2919
2920   // For every pointer, there must be exactly two stores, one coming from
2921   // PTB or PFB, and the other from QTB or QFB. We don't support more than one
2922   // store (to any address) in PTB,PFB or QTB,QFB.
2923   // FIXME: We could relax this restriction with a bit more work and performance
2924   // testing.
2925   StoreInst *PStore = findUniqueStoreInBlocks(PTB, PFB);
2926   StoreInst *QStore = findUniqueStoreInBlocks(QTB, QFB);
2927   if (!PStore || !QStore)
2928     return false;
2929
2930   // Now check the stores are compatible.
2931   if (!QStore->isUnordered() || !PStore->isUnordered())
2932     return false;
2933
2934   // Check that sinking the store won't cause program behavior changes. Sinking
2935   // the store out of the Q blocks won't change any behavior as we're sinking
2936   // from a block to its unconditional successor. But we're moving a store from
2937   // the P blocks down through the middle block (QBI) and past both QFB and QTB.
2938   // So we need to check that there are no aliasing loads or stores in
2939   // QBI, QTB and QFB. We also need to check there are no conflicting memory
2940   // operations between PStore and the end of its parent block.
2941   //
2942   // The ideal way to do this is to query AliasAnalysis, but we don't
2943   // preserve AA currently so that is dangerous. Be super safe and just
2944   // check there are no other memory operations at all.
2945   for (auto &I : *QFB->getSinglePredecessor())
2946     if (I.mayReadOrWriteMemory())
2947       return false;
2948   for (auto &I : *QFB)
2949     if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2950       return false;
2951   if (QTB)
2952     for (auto &I : *QTB)
2953       if (&I != QStore && I.mayReadOrWriteMemory())
2954         return false;
2955   for (auto I = BasicBlock::iterator(PStore), E = PStore->getParent()->end();
2956        I != E; ++I)
2957     if (&*I != PStore && I->mayReadOrWriteMemory())
2958       return false;
2959
2960   // OK, we're going to sink the stores to PostBB. The store has to be
2961   // conditional though, so first create the predicate.
2962   Value *PCond = cast<BranchInst>(PFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2963                      ->getCondition();
2964   Value *QCond = cast<BranchInst>(QFB->getSinglePredecessor()->getTerminator())
2965                      ->getCondition();
2966
2967   Value *PPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(PStore->getValueOperand(),
2968                                                 PStore->getParent());
2969   Value *QPHI = ensureValueAvailableInSuccessor(QStore->getValueOperand(),
2970                                                 QStore->getParent(), PPHI);
2971
2972   IRBuilder<> QB(&*PostBB->getFirstInsertionPt());
2973
2974   Value *PPred = PStore->getParent() == PTB ? PCond : QB.CreateNot(PCond);
2975   Value *QPred = QStore->getParent() == QTB ? QCond : QB.CreateNot(QCond);
2976
2977   if (InvertPCond)
2978     PPred = QB.CreateNot(PPred);
2979   if (InvertQCond)
2980     QPred = QB.CreateNot(QPred);
2981   Value *CombinedPred = QB.CreateOr(PPred, QPred);
2982
2983   auto *T =
2984       SplitBlockAndInsertIfThen(CombinedPred, &*QB.GetInsertPoint(), false);
2985   QB.SetInsertPoint(T);
2986   StoreInst *SI = cast<StoreInst>(QB.CreateStore(QPHI, Address));
2987   AAMDNodes AAMD;
2988   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/false);
2989   PStore->getAAMetadata(AAMD, /*Merge=*/true);
2990   SI->setAAMetadata(AAMD);
2991
2992   QStore->eraseFromParent();
2993   PStore->eraseFromParent();
2994
2995   return true;
2996 }
2997
2998 static bool mergeConditionalStores(BranchInst *PBI, BranchInst *QBI) {
2999   // The intention here is to find diamonds or triangles (see below) where each
3000   // conditional block contains a store to the same address. Both of these
3001   // stores are conditional, so they can't be unconditionally sunk. But it may
3002   // be profitable to speculatively sink the stores into one merged store at the
3003   // end, and predicate the merged store on the union of the two conditions of
3004   // PBI and QBI.
3005   //
3006   // This can reduce the number of stores executed if both of the conditions are
3007   // true, and can allow the blocks to become small enough to be if-converted.
3008   // This optimization will also chain, so that ladders of test-and-set
3009   // sequences can be if-converted away.
3010   //
3011   // We only deal with simple diamonds or triangles:
3012   //
3013   //     PBI       or      PBI        or a combination of the two
3014   //    /   \               | \
3015   //   PTB  PFB             |  PFB
3016   //    \   /               | /
3017   //     QBI                QBI
3018   //    /  \                | \
3019   //   QTB  QFB             |  QFB
3020   //    \  /                | /
3021   //    PostBB            PostBB
3022   //
3023   // We model triangles as a type of diamond with a nullptr "true" block.
3024   // Triangles are canonicalized so that the fallthrough edge is represented by
3025   // a true condition, as in the diagram above.
3026   //
3027   BasicBlock *PTB = PBI->getSuccessor(0);
3028   BasicBlock *PFB = PBI->getSuccessor(1);
3029   BasicBlock *QTB = QBI->getSuccessor(0);
3030   BasicBlock *QFB = QBI->getSuccessor(1);
3031   BasicBlock *PostBB = QFB->getSingleSuccessor();
3032
3033   bool InvertPCond = false, InvertQCond = false;
3034   // Canonicalize fallthroughs to the true branches.
3035   if (PFB == QBI->getParent()) {
3036     std::swap(PFB, PTB);
3037     InvertPCond = true;
3038   }
3039   if (QFB == PostBB) {
3040     std::swap(QFB, QTB);
3041     InvertQCond = true;
3042   }
3043
3044   // From this point on we can assume PTB or QTB may be fallthroughs but PFB
3045   // and QFB may not. Model fallthroughs as a nullptr block.
3046   if (PTB == QBI->getParent())
3047     PTB = nullptr;
3048   if (QTB == PostBB)
3049     QTB = nullptr;
3050
3051   // Legality bailouts. We must have at least the non-fallthrough blocks and
3052   // the post-dominating block, and the non-fallthroughs must only have one
3053   // predecessor.
3054   auto HasOnePredAndOneSucc = [](BasicBlock *BB, BasicBlock *P, BasicBlock *S) {
3055     return BB->getSinglePredecessor() == P && BB->getSingleSuccessor() == S;
3056   };
3057   if (!PostBB ||
3058       !HasOnePredAndOneSucc(PFB, PBI->getParent(), QBI->getParent()) ||
3059       !HasOnePredAndOneSucc(QFB, QBI->getParent(), PostBB))
3060     return false;
3061   if ((PTB && !HasOnePredAndOneSucc(PTB, PBI->getParent(), QBI->getParent())) ||
3062       (QTB && !HasOnePredAndOneSucc(QTB, QBI->getParent(), PostBB)))
3063     return false;
3064   if (PostBB->getNumUses() != 2 || QBI->getParent()->getNumUses() != 2)
3065     return false;
3066
3067   // OK, this is a sequence of two diamonds or triangles.
3068   // Check if there are stores in PTB or PFB that are repeated in QTB or QFB.
3069   SmallPtrSet<Value *, 4> PStoreAddresses, QStoreAddresses;
3070   for (auto *BB : {PTB, PFB}) {
3071     if (!BB)
3072       continue;
3073     for (auto &I : *BB)
3074       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3075         PStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3076   }
3077   for (auto *BB : {QTB, QFB}) {
3078     if (!BB)
3079       continue;
3080     for (auto &I : *BB)
3081       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I))
3082         QStoreAddresses.insert(SI->getPointerOperand());
3083   }
3084
3085   set_intersect(PStoreAddresses, QStoreAddresses);
3086   // set_intersect mutates PStoreAddresses in place. Rename it here to make it
3087   // clear what it contains.
3088   auto &CommonAddresses = PStoreAddresses;
3089
3090   bool Changed = false;
3091   for (auto *Address : CommonAddresses)
3092     Changed |= mergeConditionalStoreToAddress(
3093         PTB, PFB, QTB, QFB, PostBB, Address, InvertPCond, InvertQCond);
3094   return Changed;
3095 }
3096
3097 /// If we have a conditional branch as a predecessor of another block,
3098 /// this function tries to simplify it.  We know
3099 /// that PBI and BI are both conditional branches, and BI is in one of the
3100 /// successor blocks of PBI - PBI branches to BI.
3101 static bool SimplifyCondBranchToCondBranch(BranchInst *PBI, BranchInst *BI,
3102                                            const DataLayout &DL) {
3103   assert(PBI->isConditional() && BI->isConditional());
3104   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3105
3106   // If this block ends with a branch instruction, and if there is a
3107   // predecessor that ends on a branch of the same condition, make
3108   // this conditional branch redundant.
3109   if (PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3110       PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3111     // Okay, the outcome of this conditional branch is statically
3112     // knowable.  If this block had a single pred, handle specially.
3113     if (BB->getSinglePredecessor()) {
3114       // Turn this into a branch on constant.
3115       bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3116       BI->setCondition(
3117           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue));
3118       return true; // Nuke the branch on constant.
3119     }
3120
3121     // Otherwise, if there are multiple predecessors, insert a PHI that merges
3122     // in the constant and simplify the block result.  Subsequent passes of
3123     // simplifycfg will thread the block.
3124     if (BlockIsSimpleEnoughToThreadThrough(BB)) {
3125       pred_iterator PB = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
3126       PHINode *NewPN = PHINode::Create(
3127           Type::getInt1Ty(BB->getContext()), std::distance(PB, PE),
3128           BI->getCondition()->getName() + ".pr", &BB->front());
3129       // Okay, we're going to insert the PHI node.  Since PBI is not the only
3130       // predecessor, compute the PHI'd conditional value for all of the preds.
3131       // Any predecessor where the condition is not computable we keep symbolic.
3132       for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
3133         BasicBlock *P = *PI;
3134         if ((PBI = dyn_cast<BranchInst>(P->getTerminator())) && PBI != BI &&
3135             PBI->isConditional() && PBI->getCondition() == BI->getCondition() &&
3136             PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1)) {
3137           bool CondIsTrue = PBI->getSuccessor(0) == BB;
3138           NewPN->addIncoming(
3139               ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(BB->getContext()), CondIsTrue),
3140               P);
3141         } else {
3142           NewPN->addIncoming(BI->getCondition(), P);
3143         }
3144       }
3145
3146       BI->setCondition(NewPN);
3147       return true;
3148     }
3149   }
3150
3151   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BI->getCondition()))
3152     if (CE->canTrap())
3153       return false;
3154
3155   // If both branches are conditional and both contain stores to the same
3156   // address, remove the stores from the conditionals and create a conditional
3157   // merged store at the end.
3158   if (MergeCondStores && mergeConditionalStores(PBI, BI))
3159     return true;
3160
3161   // If this is a conditional branch in an empty block, and if any
3162   // predecessors are a conditional branch to one of our destinations,
3163   // fold the conditions into logical ops and one cond br.
3164   BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
3165   // Ignore dbg intrinsics.
3166   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
3167     ++BBI;
3168   if (&*BBI != BI)
3169     return false;
3170
3171   int PBIOp, BIOp;
3172   if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0)) {
3173     PBIOp = 0;
3174     BIOp = 0;
3175   } else if (PBI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1)) {
3176     PBIOp = 0;
3177     BIOp = 1;
3178   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(0)) {
3179     PBIOp = 1;
3180     BIOp = 0;
3181   } else if (PBI->getSuccessor(1) == BI->getSuccessor(1)) {
3182     PBIOp = 1;
3183     BIOp = 1;
3184   } else {
3185     return false;
3186   }
3187
3188   // Check to make sure that the other destination of this branch
3189   // isn't BB itself.  If so, this is an infinite loop that will
3190   // keep getting unwound.
3191   if (PBI->getSuccessor(PBIOp) == BB)
3192     return false;
3193
3194   // Do not perform this transformation if it would require
3195   // insertion of a large number of select instructions. For targets
3196   // without predication/cmovs, this is a big pessimization.
3197
3198   // Also do not perform this transformation if any phi node in the common
3199   // destination block can trap when reached by BB or PBB (PR17073). In that
3200   // case, it would be unsafe to hoist the operation into a select instruction.
3201
3202   BasicBlock *CommonDest = PBI->getSuccessor(PBIOp);
3203   unsigned NumPhis = 0;
3204   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin(); isa<PHINode>(II);
3205        ++II, ++NumPhis) {
3206     if (NumPhis > 2) // Disable this xform.
3207       return false;
3208
3209     PHINode *PN = cast<PHINode>(II);
3210     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3211     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(BIV))
3212       if (CE->canTrap())
3213         return false;
3214
3215     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3216     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3217     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PBIV))
3218       if (CE->canTrap())
3219         return false;
3220   }
3221
3222   // Finally, if everything is ok, fold the branches to logical ops.
3223   BasicBlock *OtherDest = BI->getSuccessor(BIOp ^ 1);
3224
3225   DEBUG(dbgs() << "FOLDING BRs:" << *PBI->getParent()
3226                << "AND: " << *BI->getParent());
3227
3228   // If OtherDest *is* BB, then BB is a basic block with a single conditional
3229   // branch in it, where one edge (OtherDest) goes back to itself but the other
3230   // exits.  We don't *know* that the program avoids the infinite loop
3231   // (even though that seems likely).  If we do this xform naively, we'll end up
3232   // recursively unpeeling the loop.  Since we know that (after the xform is
3233   // done) that the block *is* infinite if reached, we just make it an obviously
3234   // infinite loop with no cond branch.
3235   if (OtherDest == BB) {
3236     // Insert it at the end of the function, because it's either code,
3237     // or it won't matter if it's hot. :)
3238     BasicBlock *InfLoopBlock =
3239         BasicBlock::Create(BB->getContext(), "infloop", BB->getParent());
3240     BranchInst::Create(InfLoopBlock, InfLoopBlock);
3241     OtherDest = InfLoopBlock;
3242   }
3243
3244   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3245
3246   // BI may have other predecessors.  Because of this, we leave
3247   // it alone, but modify PBI.
3248
3249   // Make sure we get to CommonDest on True&True directions.
3250   Value *PBICond = PBI->getCondition();
3251   IRBuilder<NoFolder> Builder(PBI);
3252   if (PBIOp)
3253     PBICond = Builder.CreateNot(PBICond, PBICond->getName() + ".not");
3254
3255   Value *BICond = BI->getCondition();
3256   if (BIOp)
3257     BICond = Builder.CreateNot(BICond, BICond->getName() + ".not");
3258
3259   // Merge the conditions.
3260   Value *Cond = Builder.CreateOr(PBICond, BICond, "brmerge");
3261
3262   // Modify PBI to branch on the new condition to the new dests.
3263   PBI->setCondition(Cond);
3264   PBI->setSuccessor(0, CommonDest);
3265   PBI->setSuccessor(1, OtherDest);
3266
3267   // Update branch weight for PBI.
3268   uint64_t PredTrueWeight, PredFalseWeight, SuccTrueWeight, SuccFalseWeight;
3269   uint64_t PredCommon, PredOther, SuccCommon, SuccOther;
3270   bool HasWeights =
3271       extractPredSuccWeights(PBI, BI, PredTrueWeight, PredFalseWeight,
3272                              SuccTrueWeight, SuccFalseWeight);
3273   if (HasWeights) {
3274     PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3275     PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3276     SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3277     SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3278     // The weight to CommonDest should be PredCommon * SuccTotal +
3279     //                                    PredOther * SuccCommon.
3280     // The weight to OtherDest should be PredOther * SuccOther.
3281     uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther) +
3282                                   PredOther * SuccCommon,
3283                               PredOther * SuccOther};
3284     // Halve the weights if any of them cannot fit in an uint32_t
3285     FitWeights(NewWeights);
3286
3287     PBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3288                      MDBuilder(BI->getContext())
3289                          .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3290   }
3291
3292   // OtherDest may have phi nodes.  If so, add an entry from PBI's
3293   // block that are identical to the entries for BI's block.
3294   AddPredecessorToBlock(OtherDest, PBI->getParent(), BB);
3295
3296   // We know that the CommonDest already had an edge from PBI to
3297   // it.  If it has PHIs though, the PHIs may have different
3298   // entries for BB and PBI's BB.  If so, insert a select to make
3299   // them agree.
3300   PHINode *PN;
3301   for (BasicBlock::iterator II = CommonDest->begin();
3302        (PN = dyn_cast<PHINode>(II)); ++II) {
3303     Value *BIV = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3304     unsigned PBBIdx = PN->getBasicBlockIndex(PBI->getParent());
3305     Value *PBIV = PN->getIncomingValue(PBBIdx);
3306     if (BIV != PBIV) {
3307       // Insert a select in PBI to pick the right value.
3308       SelectInst *NV = cast<SelectInst>(
3309           Builder.CreateSelect(PBICond, PBIV, BIV, PBIV->getName() + ".mux"));
3310       PN->setIncomingValue(PBBIdx, NV);
3311       // Although the select has the same condition as PBI, the original branch
3312       // weights for PBI do not apply to the new select because the select's
3313       // 'logical' edges are incoming edges of the phi that is eliminated, not
3314       // the outgoing edges of PBI.
3315       if (HasWeights) {
3316         uint64_t PredCommon = PBIOp ? PredFalseWeight : PredTrueWeight;
3317         uint64_t PredOther = PBIOp ? PredTrueWeight : PredFalseWeight;
3318         uint64_t SuccCommon = BIOp ? SuccFalseWeight : SuccTrueWeight;
3319         uint64_t SuccOther = BIOp ? SuccTrueWeight : SuccFalseWeight;
3320         // The weight to PredCommonDest should be PredCommon * SuccTotal.
3321         // The weight to PredOtherDest should be PredOther * SuccCommon.
3322         uint64_t NewWeights[2] = {PredCommon * (SuccCommon + SuccOther),
3323                                   PredOther * SuccCommon};
3324
3325         FitWeights(NewWeights);
3326
3327         NV->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3328                         MDBuilder(BI->getContext())
3329                             .createBranchWeights(NewWeights[0], NewWeights[1]));
3330       }
3331     }
3332   }
3333
3334   DEBUG(dbgs() << "INTO: " << *PBI->getParent());
3335   DEBUG(dbgs() << *PBI->getParent()->getParent());
3336
3337   // This basic block is probably dead.  We know it has at least
3338   // one fewer predecessor.
3339   return true;
3340 }
3341
3342 // Simplifies a terminator by replacing it with a branch to TrueBB if Cond is
3343 // true or to FalseBB if Cond is false.
3344 // Takes care of updating the successors and removing the old terminator.
3345 // Also makes sure not to introduce new successors by assuming that edges to
3346 // non-successor TrueBBs and FalseBBs aren't reachable.
3347 static bool SimplifyTerminatorOnSelect(TerminatorInst *OldTerm, Value *Cond,
3348                                        BasicBlock *TrueBB, BasicBlock *FalseBB,
3349                                        uint32_t TrueWeight,
3350                                        uint32_t FalseWeight) {
3351   // Remove any superfluous successor edges from the CFG.
3352   // First, figure out which successors to preserve.
3353   // If TrueBB and FalseBB are equal, only try to preserve one copy of that
3354   // successor.
3355   BasicBlock *KeepEdge1 = TrueBB;
3356   BasicBlock *KeepEdge2 = TrueBB != FalseBB ? FalseBB : nullptr;
3357
3358   // Then remove the rest.
3359   for (BasicBlock *Succ : OldTerm->successors()) {
3360     // Make sure only to keep exactly one copy of each edge.
3361     if (Succ == KeepEdge1)
3362       KeepEdge1 = nullptr;
3363     else if (Succ == KeepEdge2)
3364       KeepEdge2 = nullptr;
3365     else
3366       Succ->removePredecessor(OldTerm->getParent(),
3367                               /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
3368   }
3369
3370   IRBuilder<> Builder(OldTerm);
3371   Builder.SetCurrentDebugLocation(OldTerm->getDebugLoc());
3372
3373   // Insert an appropriate new terminator.
3374   if (!KeepEdge1 && !KeepEdge2) {
3375     if (TrueBB == FalseBB)
3376       // We were only looking for one successor, and it was present.
3377       // Create an unconditional branch to it.
3378       Builder.CreateBr(TrueBB);
3379     else {
3380       // We found both of the successors we were looking for.
3381       // Create a conditional branch sharing the condition of the select.
3382       BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cond, TrueBB, FalseBB);
3383       if (TrueWeight != FalseWeight)
3384         NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
3385                            MDBuilder(OldTerm->getContext())
3386                                .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
3387     }
3388   } else if (KeepEdge1 && (KeepEdge2 || TrueBB == FalseBB)) {
3389     // Neither of the selected blocks were successors, so this
3390     // terminator must be unreachable.
3391     new UnreachableInst(OldTerm->getContext(), OldTerm);
3392   } else {
3393     // One of the selected values was a successor, but the other wasn't.
3394     // Insert an unconditional branch to the one that was found;
3395     // the edge to the one that wasn't must be unreachable.
3396     if (!KeepEdge1)
3397       // Only TrueBB was found.
3398       Builder.CreateBr(TrueBB);
3399     else
3400       // Only FalseBB was found.
3401       Builder.CreateBr(FalseBB);
3402   }
3403
3404   EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTerm);
3405   return true;
3406 }
3407
3408 // Replaces
3409 //   (switch (select cond, X, Y)) on constant X, Y
3410 // with a branch - conditional if X and Y lead to distinct BBs,
3411 // unconditional otherwise.
3412 static bool SimplifySwitchOnSelect(SwitchInst *SI, SelectInst *Select) {
3413   // Check for constant integer values in the select.
3414   ConstantInt *TrueVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getTrueValue());
3415   ConstantInt *FalseVal = dyn_cast<ConstantInt>(Select->getFalseValue());
3416   if (!TrueVal || !FalseVal)
3417     return false;
3418
3419   // Find the relevant condition and destinations.
3420   Value *Condition = Select->getCondition();
3421   BasicBlock *TrueBB = SI->findCaseValue(TrueVal).getCaseSuccessor();
3422   BasicBlock *FalseBB = SI->findCaseValue(FalseVal).getCaseSuccessor();
3423
3424   // Get weight for TrueBB and FalseBB.
3425   uint32_t TrueWeight = 0, FalseWeight = 0;
3426   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3427   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3428   if (HasWeights) {
3429     GetBranchWeights(SI, Weights);
3430     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3431       TrueWeight =
3432           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(TrueVal).getSuccessorIndex()];
3433       FalseWeight =
3434           (uint32_t)Weights[SI->findCaseValue(FalseVal).getSuccessorIndex()];
3435     }
3436   }
3437
3438   // Perform the actual simplification.
3439   return SimplifyTerminatorOnSelect(SI, Condition, TrueBB, FalseBB, TrueWeight,
3440                                     FalseWeight);
3441 }
3442
3443 // Replaces
3444 //   (indirectbr (select cond, blockaddress(@fn, BlockA),
3445 //                             blockaddress(@fn, BlockB)))
3446 // with
3447 //   (br cond, BlockA, BlockB).
3448 static bool SimplifyIndirectBrOnSelect(IndirectBrInst *IBI, SelectInst *SI) {
3449   // Check that both operands of the select are block addresses.
3450   BlockAddress *TBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getTrueValue());
3451   BlockAddress *FBA = dyn_cast<BlockAddress>(SI->getFalseValue());
3452   if (!TBA || !FBA)
3453     return false;
3454
3455   // Extract the actual blocks.
3456   BasicBlock *TrueBB = TBA->getBasicBlock();
3457   BasicBlock *FalseBB = FBA->getBasicBlock();
3458
3459   // Perform the actual simplification.
3460   return SimplifyTerminatorOnSelect(IBI, SI->getCondition(), TrueBB, FalseBB, 0,
3461                                     0);
3462 }
3463
3464 /// This is called when we find an icmp instruction
3465 /// (a seteq/setne with a constant) as the only instruction in a
3466 /// block that ends with an uncond branch.  We are looking for a very specific
3467 /// pattern that occurs when "A == 1 || A == 2 || A == 3" gets simplified.  In
3468 /// this case, we merge the first two "or's of icmp" into a switch, but then the
3469 /// default value goes to an uncond block with a seteq in it, we get something
3470 /// like:
3471 ///
3472 ///   switch i8 %A, label %DEFAULT [ i8 1, label %end    i8 2, label %end ]
3473 /// DEFAULT:
3474 ///   %tmp = icmp eq i8 %A, 92
3475 ///   br label %end
3476 /// end:
3477 ///   ... = phi i1 [ true, %entry ], [ %tmp, %DEFAULT ], [ true, %entry ]
3478 ///
3479 /// We prefer to split the edge to 'end' so that there is a true/false entry to
3480 /// the PHI, merging the third icmp into the switch.
3481 static bool TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(
3482     ICmpInst *ICI, IRBuilder<> &Builder, const DataLayout &DL,
3483     const TargetTransformInfo &TTI, unsigned BonusInstThreshold,
3484     AssumptionCache *AC) {
3485   BasicBlock *BB = ICI->getParent();
3486
3487   // If the block has any PHIs in it or the icmp has multiple uses, it is too
3488   // complex.
3489   if (isa<PHINode>(BB->begin()) || !ICI->hasOneUse())
3490     return false;
3491
3492   Value *V = ICI->getOperand(0);
3493   ConstantInt *Cst = cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1));
3494
3495   // The pattern we're looking for is where our only predecessor is a switch on
3496   // 'V' and this block is the default case for the switch.  In this case we can
3497   // fold the compared value into the switch to simplify things.
3498   BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor();
3499   if (!Pred || !isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator()))
3500     return false;
3501
3502   SwitchInst *SI = cast<SwitchInst>(Pred->getTerminator());
3503   if (SI->getCondition() != V)
3504     return false;
3505
3506   // If BB is reachable on a non-default case, then we simply know the value of
3507   // V in this block.  Substitute it and constant fold the icmp instruction
3508   // away.
3509   if (SI->getDefaultDest() != BB) {
3510     ConstantInt *VVal = SI->findCaseDest(BB);
3511     assert(VVal && "Should have a unique destination value");
3512     ICI->setOperand(0, VVal);
3513
3514     if (Value *V = SimplifyInstruction(ICI, DL)) {
3515       ICI->replaceAllUsesWith(V);
3516       ICI->eraseFromParent();
3517     }
3518     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3519     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3520   }
3521
3522   // Ok, the block is reachable from the default dest.  If the constant we're
3523   // comparing exists in one of the other edges, then we can constant fold ICI
3524   // and zap it.
3525   if (SI->findCaseValue(Cst) != SI->case_default()) {
3526     Value *V;
3527     if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3528       V = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3529     else
3530       V = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3531
3532     ICI->replaceAllUsesWith(V);
3533     ICI->eraseFromParent();
3534     // BB is now empty, so it is likely to simplify away.
3535     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
3536   }
3537
3538   // The use of the icmp has to be in the 'end' block, by the only PHI node in
3539   // the block.
3540   BasicBlock *SuccBlock = BB->getTerminator()->getSuccessor(0);
3541   PHINode *PHIUse = dyn_cast<PHINode>(ICI->user_back());
3542   if (PHIUse == nullptr || PHIUse != &SuccBlock->front() ||
3543       isa<PHINode>(++BasicBlock::iterator(PHIUse)))
3544     return false;
3545
3546   // If the icmp is a SETEQ, then the default dest gets false, the new edge gets
3547   // true in the PHI.
3548   Constant *DefaultCst = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
3549   Constant *NewCst = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
3550
3551   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3552     std::swap(DefaultCst, NewCst);
3553
3554   // Replace ICI (which is used by the PHI for the default value) with true or
3555   // false depending on if it is EQ or NE.
3556   ICI->replaceAllUsesWith(DefaultCst);
3557   ICI->eraseFromParent();
3558
3559   // Okay, the switch goes to this block on a default value.  Add an edge from
3560   // the switch to the merge point on the compared value.
3561   BasicBlock *NewBB =
3562       BasicBlock::Create(BB->getContext(), "switch.edge", BB->getParent(), BB);
3563   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
3564   bool HasWeights = HasBranchWeights(SI);
3565   if (HasWeights) {
3566     GetBranchWeights(SI, Weights);
3567     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
3568       // Split weight for default case to case for "Cst".
3569       Weights[0] = (Weights[0] + 1) >> 1;
3570       Weights.push_back(Weights[0]);
3571
3572       SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
3573       SI->setMetadata(
3574           LLVMContext::MD_prof,
3575           MDBuilder(SI->getContext()).createBranchWeights(MDWeights));
3576     }
3577   }
3578   SI->addCase(Cst, NewBB);
3579
3580   // NewBB branches to the phi block, add the uncond branch and the phi entry.
3581   Builder.SetInsertPoint(NewBB);
3582   Builder.SetCurrentDebugLocation(SI->getDebugLoc());
3583   Builder.CreateBr(SuccBlock);
3584   PHIUse->addIncoming(NewCst, NewBB);
3585   return true;
3586 }
3587
3588 /// The specified branch is a conditional branch.
3589 /// Check to see if it is branching on an or/and chain of icmp instructions, and
3590 /// fold it into a switch instruction if so.
3591 static bool SimplifyBranchOnICmpChain(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder,
3592                                       const DataLayout &DL) {
3593   Instruction *Cond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
3594   if (!Cond)
3595     return false;
3596
3597   // Change br (X == 0 | X == 1), T, F into a switch instruction.
3598   // If this is a bunch of seteq's or'd together, or if it's a bunch of
3599   // 'setne's and'ed together, collect them.
3600
3601   // Try to gather values from a chain of and/or to be turned into a switch
3602   ConstantComparesGatherer ConstantCompare(Cond, DL);
3603   // Unpack the result
3604   SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Values = ConstantCompare.Vals;
3605   Value *CompVal = ConstantCompare.CompValue;
3606   unsigned UsedICmps = ConstantCompare.UsedICmps;
3607   Value *ExtraCase = ConstantCompare.Extra;
3608
3609   // If we didn't have a multiply compared value, fail.
3610   if (!CompVal)
3611     return false;
3612
3613   // Avoid turning single icmps into a switch.
3614   if (UsedICmps <= 1)
3615     return false;
3616
3617   bool TrueWhenEqual = (Cond->getOpcode() == Instruction::Or);
3618
3619   // There might be duplicate constants in the list, which the switch
3620   // instruction can't handle, remove them now.
3621   array_pod_sort(Values.begin(), Values.end(), ConstantIntSortPredicate);
3622   Values.erase(std::unique(Values.begin(), Values.end()), Values.end());
3623
3624   // If Extra was used, we require at least two switch values to do the
3625   // transformation.  A switch with one value is just a conditional branch.
3626   if (ExtraCase && Values.size() < 2)
3627     return false;
3628
3629   // TODO: Preserve branch weight metadata, similarly to how
3630   // FoldValueComparisonIntoPredecessors preserves it.
3631
3632   // Figure out which block is which destination.
3633   BasicBlock *DefaultBB = BI->getSuccessor(1);
3634   BasicBlock *EdgeBB = BI->getSuccessor(0);
3635   if (!TrueWhenEqual)
3636     std::swap(DefaultBB, EdgeBB);
3637
3638   BasicBlock *BB = BI->getParent();
3639
3640   DEBUG(dbgs() << "Converting 'icmp' chain with " << Values.size()
3641                << " cases into SWITCH.  BB is:\n"
3642                << *BB);
3643
3644   // If there are any extra values that couldn't be folded into the switch
3645   // then we evaluate them with an explicit branch first.  Split the block
3646   // right before the condbr to handle it.
3647   if (ExtraCase) {
3648     BasicBlock *NewBB =
3649         BB->splitBasicBlock(BI->getIterator(), "switch.early.test");
3650     // Remove the uncond branch added to the old block.
3651     TerminatorInst *OldTI = BB->getTerminator();
3652     Builder.SetInsertPoint(OldTI);
3653
3654     if (TrueWhenEqual)
3655       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, EdgeBB, NewBB);
3656     else
3657       Builder.CreateCondBr(ExtraCase, NewBB, EdgeBB);
3658
3659     OldTI->eraseFromParent();
3660
3661     // If there are PHI nodes in EdgeBB, then we need to add a new entry to them
3662     // for the edge we just added.
3663     AddPredecessorToBlock(EdgeBB, BB, NewBB);
3664
3665     DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain unhandled condition: " << *ExtraCase
3666                  << "\nEXTRABB = " << *BB);
3667     BB = NewBB;
3668   }
3669
3670   Builder.SetInsertPoint(BI);
3671   // Convert pointer to int before we switch.
3672   if (CompVal->getType()->isPointerTy()) {
3673     CompVal = Builder.CreatePtrToInt(
3674         CompVal, DL.getIntPtrType(CompVal->getType()), "magicptr");
3675   }
3676
3677   // Create the new switch instruction now.
3678   SwitchInst *New = Builder.CreateSwitch(CompVal, DefaultBB, Values.size());
3679
3680   // Add all of the 'cases' to the switch instruction.
3681   for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i)
3682     New->addCase(Values[i], EdgeBB);
3683
3684   // We added edges from PI to the EdgeBB.  As such, if there were any
3685   // PHI nodes in EdgeBB, they need entries to be added corresponding to
3686   // the number of edges added.
3687   for (BasicBlock::iterator BBI = EdgeBB->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
3688     PHINode *PN = cast<PHINode>(BBI);
3689     Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
3690     for (unsigned i = 0, e = Values.size() - 1; i != e; ++i)
3691       PN->addIncoming(InVal, BB);
3692   }
3693
3694   // Erase the old branch instruction.
3695   EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
3696
3697   DEBUG(dbgs() << "  ** 'icmp' chain result is:\n" << *BB << '\n');
3698   return true;
3699 }
3700
3701 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyResume(ResumeInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
3702   if (isa<PHINode>(RI->getValue()))
3703     return SimplifyCommonResume(RI);
3704   else if (isa<LandingPadInst>(RI->getParent()->getFirstNonPHI()) &&
3705            RI->getValue() == RI->getParent()->getFirstNonPHI())
3706     // The resume must unwind the exception that caused control to branch here.
3707     return SimplifySingleResume(RI);
3708
3709   return false;
3710 }
3711
3712 // Simplify resume that is shared by several landing pads (phi of landing pad).
3713 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCommonResume(ResumeInst *RI) {
3714   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3715
3716   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics
3717   // between the phi of landing pads (RI->getValue()) and resume instruction.
3718   BasicBlock::iterator I = cast<Instruction>(RI->getValue())->getIterator(),
3719                        E = RI->getIterator();
3720   while (++I != E)
3721     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3722       return false;
3723
3724   SmallSet<BasicBlock *, 4> TrivialUnwindBlocks;
3725   auto *PhiLPInst = cast<PHINode>(RI->getValue());
3726
3727   // Check incoming blocks to see if any of them are trivial.
3728   for (unsigned Idx = 0, End = PhiLPInst->getNumIncomingValues(); Idx != End;
3729        Idx++) {
3730     auto *IncomingBB = PhiLPInst->getIncomingBlock(Idx);
3731     auto *IncomingValue = PhiLPInst->getIncomingValue(Idx);
3732
3733     // If the block has other successors, we can not delete it because
3734     // it has other dependents.
3735     if (IncomingBB->getUniqueSuccessor() != BB)
3736       continue;
3737
3738     auto *LandingPad = dyn_cast<LandingPadInst>(IncomingBB->getFirstNonPHI());
3739     // Not the landing pad that caused the control to branch here.
3740     if (IncomingValue != LandingPad)
3741       continue;
3742
3743     bool isTrivial = true;
3744
3745     I = IncomingBB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3746     E = IncomingBB->getTerminator()->getIterator();
3747     while (++I != E)
3748       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
3749         isTrivial = false;
3750         break;
3751       }
3752
3753     if (isTrivial)
3754       TrivialUnwindBlocks.insert(IncomingBB);
3755   }
3756
3757   // If no trivial unwind blocks, don't do any simplifications.
3758   if (TrivialUnwindBlocks.empty())
3759     return false;
3760
3761   // Turn all invokes that unwind here into calls.
3762   for (auto *TrivialBB : TrivialUnwindBlocks) {
3763     // Blocks that will be simplified should be removed from the phi node.
3764     // Note there could be multiple edges to the resume block, and we need
3765     // to remove them all.
3766     while (PhiLPInst->getBasicBlockIndex(TrivialBB) != -1)
3767       BB->removePredecessor(TrivialBB, true);
3768
3769     for (pred_iterator PI = pred_begin(TrivialBB), PE = pred_end(TrivialBB);
3770          PI != PE;) {
3771       BasicBlock *Pred = *PI++;
3772       removeUnwindEdge(Pred);
3773     }
3774
3775     // In each SimplifyCFG run, only the current processed block can be erased.
3776     // Otherwise, it will break the iteration of SimplifyCFG pass. So instead
3777     // of erasing TrivialBB, we only remove the branch to the common resume
3778     // block so that we can later erase the resume block since it has no
3779     // predecessors.
3780     TrivialBB->getTerminator()->eraseFromParent();
3781     new UnreachableInst(RI->getContext(), TrivialBB);
3782   }
3783
3784   // Delete the resume block if all its predecessors have been removed.
3785   if (pred_empty(BB))
3786     BB->eraseFromParent();
3787
3788   return !TrivialUnwindBlocks.empty();
3789 }
3790
3791 // Simplify resume that is only used by a single (non-phi) landing pad.
3792 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySingleResume(ResumeInst *RI) {
3793   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3794   LandingPadInst *LPInst = dyn_cast<LandingPadInst>(BB->getFirstNonPHI());
3795   assert(RI->getValue() == LPInst &&
3796          "Resume must unwind the exception that caused control to here");
3797
3798   // Check that there are no other instructions except for debug intrinsics.
3799   BasicBlock::iterator I = LPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3800   while (++I != E)
3801     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
3802       return false;
3803
3804   // Turn all invokes that unwind here into calls and delete the basic block.
3805   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3806     BasicBlock *Pred = *PI++;
3807     removeUnwindEdge(Pred);
3808   }
3809
3810   // The landingpad is now unreachable.  Zap it.
3811   BB->eraseFromParent();
3812   if (LoopHeaders)
3813     LoopHeaders->erase(BB);
3814   return true;
3815 }
3816
3817 static bool removeEmptyCleanup(CleanupReturnInst *RI) {
3818   // If this is a trivial cleanup pad that executes no instructions, it can be
3819   // eliminated.  If the cleanup pad continues to the caller, any predecessor
3820   // that is an EH pad will be updated to continue to the caller and any
3821   // predecessor that terminates with an invoke instruction will have its invoke
3822   // instruction converted to a call instruction.  If the cleanup pad being
3823   // simplified does not continue to the caller, each predecessor will be
3824   // updated to continue to the unwind destination of the cleanup pad being
3825   // simplified.
3826   BasicBlock *BB = RI->getParent();
3827   CleanupPadInst *CPInst = RI->getCleanupPad();
3828   if (CPInst->getParent() != BB)
3829     // This isn't an empty cleanup.
3830     return false;
3831
3832   // We cannot kill the pad if it has multiple uses.  This typically arises
3833   // from unreachable basic blocks.
3834   if (!CPInst->hasOneUse())
3835     return false;
3836
3837   // Check that there are no other instructions except for benign intrinsics.
3838   BasicBlock::iterator I = CPInst->getIterator(), E = RI->getIterator();
3839   while (++I != E) {
3840     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
3841     if (!II)
3842       return false;
3843
3844     Intrinsic::ID IntrinsicID = II->getIntrinsicID();
3845     switch (IntrinsicID) {
3846     case Intrinsic::dbg_declare:
3847     case Intrinsic::dbg_value:
3848     case Intrinsic::lifetime_end:
3849       break;
3850     default:
3851       return false;
3852     }
3853   }
3854
3855   // If the cleanup return we are simplifying unwinds to the caller, this will
3856   // set UnwindDest to nullptr.
3857   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3858   Instruction *DestEHPad = UnwindDest ? UnwindDest->getFirstNonPHI() : nullptr;
3859
3860   // We're about to remove BB from the control flow.  Before we do, sink any
3861   // PHINodes into the unwind destination.  Doing this before changing the
3862   // control flow avoids some potentially slow checks, since we can currently
3863   // be certain that UnwindDest and BB have no common predecessors (since they
3864   // are both EH pads).
3865   if (UnwindDest) {
3866     // First, go through the PHI nodes in UnwindDest and update any nodes that
3867     // reference the block we are removing
3868     for (BasicBlock::iterator I = UnwindDest->begin(),
3869                               IE = DestEHPad->getIterator();
3870          I != IE; ++I) {
3871       PHINode *DestPN = cast<PHINode>(I);
3872
3873       int Idx = DestPN->getBasicBlockIndex(BB);
3874       // Since BB unwinds to UnwindDest, it has to be in the PHI node.
3875       assert(Idx != -1);
3876       // This PHI node has an incoming value that corresponds to a control
3877       // path through the cleanup pad we are removing.  If the incoming
3878       // value is in the cleanup pad, it must be a PHINode (because we
3879       // verified above that the block is otherwise empty).  Otherwise, the
3880       // value is either a constant or a value that dominates the cleanup
3881       // pad being removed.
3882       //
3883       // Because BB and UnwindDest are both EH pads, all of their
3884       // predecessors must unwind to these blocks, and since no instruction
3885       // can have multiple unwind destinations, there will be no overlap in
3886       // incoming blocks between SrcPN and DestPN.
3887       Value *SrcVal = DestPN->getIncomingValue(Idx);
3888       PHINode *SrcPN = dyn_cast<PHINode>(SrcVal);
3889
3890       // Remove the entry for the block we are deleting.
3891       DestPN->removeIncomingValue(Idx, false);
3892
3893       if (SrcPN && SrcPN->getParent() == BB) {
3894         // If the incoming value was a PHI node in the cleanup pad we are
3895         // removing, we need to merge that PHI node's incoming values into
3896         // DestPN.
3897         for (unsigned SrcIdx = 0, SrcE = SrcPN->getNumIncomingValues();
3898              SrcIdx != SrcE; ++SrcIdx) {
3899           DestPN->addIncoming(SrcPN->getIncomingValue(SrcIdx),
3900                               SrcPN->getIncomingBlock(SrcIdx));
3901         }
3902       } else {
3903         // Otherwise, the incoming value came from above BB and
3904         // so we can just reuse it.  We must associate all of BB's
3905         // predecessors with this value.
3906         for (auto *pred : predecessors(BB)) {
3907           DestPN->addIncoming(SrcVal, pred);
3908         }
3909       }
3910     }
3911
3912     // Sink any remaining PHI nodes directly into UnwindDest.
3913     Instruction *InsertPt = DestEHPad;
3914     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(),
3915                               IE = BB->getFirstNonPHI()->getIterator();
3916          I != IE;) {
3917       // The iterator must be incremented here because the instructions are
3918       // being moved to another block.
3919       PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
3920       if (PN->use_empty())
3921         // If the PHI node has no uses, just leave it.  It will be erased
3922         // when we erase BB below.
3923         continue;
3924
3925       // Otherwise, sink this PHI node into UnwindDest.
3926       // Any predecessors to UnwindDest which are not already represented
3927       // must be back edges which inherit the value from the path through
3928       // BB.  In this case, the PHI value must reference itself.
3929       for (auto *pred : predecessors(UnwindDest))
3930         if (pred != BB)
3931           PN->addIncoming(PN, pred);
3932       PN->moveBefore(InsertPt);
3933     }
3934   }
3935
3936   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE;) {
3937     // The iterator must be updated here because we are removing this pred.
3938     BasicBlock *PredBB = *PI++;
3939     if (UnwindDest == nullptr) {
3940       removeUnwindEdge(PredBB);
3941     } else {
3942       TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
3943       TI->replaceUsesOfWith(BB, UnwindDest);
3944     }
3945   }
3946
3947   // The cleanup pad is now unreachable.  Zap it.
3948   BB->eraseFromParent();
3949   return true;
3950 }
3951
3952 // Try to merge two cleanuppads together.
3953 static bool mergeCleanupPad(CleanupReturnInst *RI) {
3954   // Skip any cleanuprets which unwind to caller, there is nothing to merge
3955   // with.
3956   BasicBlock *UnwindDest = RI->getUnwindDest();
3957   if (!UnwindDest)
3958     return false;
3959
3960   // This cleanupret isn't the only predecessor of this cleanuppad, it wouldn't
3961   // be safe to merge without code duplication.
3962   if (UnwindDest->getSinglePredecessor() != RI->getParent())
3963     return false;
3964
3965   // Verify that our cleanuppad's unwind destination is another cleanuppad.
3966   auto *SuccessorCleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(&UnwindDest->front());
3967   if (!SuccessorCleanupPad)
3968     return false;
3969
3970   CleanupPadInst *PredecessorCleanupPad = RI->getCleanupPad();
3971   // Replace any uses of the successor cleanupad with the predecessor pad
3972   // The only cleanuppad uses should be this cleanupret, it's cleanupret and
3973   // funclet bundle operands.
3974   SuccessorCleanupPad->replaceAllUsesWith(PredecessorCleanupPad);
3975   // Remove the old cleanuppad.
3976   SuccessorCleanupPad->eraseFromParent();
3977   // Now, we simply replace the cleanupret with a branch to the unwind
3978   // destination.
3979   BranchInst::Create(UnwindDest, RI->getParent());
3980   RI->eraseFromParent();
3981
3982   return true;
3983 }
3984
3985 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCleanupReturn(CleanupReturnInst *RI) {
3986   // It is possible to transiantly have an undef cleanuppad operand because we
3987   // have deleted some, but not all, dead blocks.
3988   // Eventually, this block will be deleted.
3989   if (isa<UndefValue>(RI->getOperand(0)))
3990     return false;
3991
3992   if (mergeCleanupPad(RI))
3993     return true;
3994
3995   if (removeEmptyCleanup(RI))
3996     return true;
3997
3998   return false;
3999 }
4000
4001 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyReturn(ReturnInst *RI, IRBuilder<> &Builder) {
4002   BasicBlock *BB = RI->getParent();
4003   if (!BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator())
4004     return false;
4005
4006   // Find predecessors that end with branches.
4007   SmallVector<BasicBlock *, 8> UncondBranchPreds;
4008   SmallVector<BranchInst *, 8> CondBranchPreds;
4009   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
4010     BasicBlock *P = *PI;
4011     TerminatorInst *PTI = P->getTerminator();
4012     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI)) {
4013       if (BI->isUnconditional())
4014         UncondBranchPreds.push_back(P);
4015       else
4016         CondBranchPreds.push_back(BI);
4017     }
4018   }
4019
4020   // If we found some, do the transformation!
4021   if (!UncondBranchPreds.empty() && DupRet) {
4022     while (!UncondBranchPreds.empty()) {
4023       BasicBlock *Pred = UncondBranchPreds.pop_back_val();
4024       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
4025                    << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
4026       (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, Pred);
4027     }
4028
4029     // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
4030     if (pred_empty(BB)) {
4031       // We know there are no successors, so just nuke the block.
4032       BB->eraseFromParent();
4033       if (LoopHeaders)
4034         LoopHeaders->erase(BB);
4035     }
4036
4037     return true;
4038   }
4039
4040   // Check out all of the conditional branches going to this return
4041   // instruction.  If any of them just select between returns, change the
4042   // branch itself into a select/return pair.
4043   while (!CondBranchPreds.empty()) {
4044     BranchInst *BI = CondBranchPreds.pop_back_val();
4045
4046     // Check to see if the non-BB successor is also a return block.
4047     if (isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(0)->getTerminator()) &&
4048         isa<ReturnInst>(BI->getSuccessor(1)->getTerminator()) &&
4049         SimplifyCondBranchToTwoReturns(BI, Builder))
4050       return true;
4051   }
4052   return false;
4053 }
4054
4055 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUnreachable(UnreachableInst *UI) {
4056   BasicBlock *BB = UI->getParent();
4057
4058   bool Changed = false;
4059
4060   // If there are any instructions immediately before the unreachable that can
4061   // be removed, do so.
4062   while (UI->getIterator() != BB->begin()) {
4063     BasicBlock::iterator BBI = UI->getIterator();
4064     --BBI;
4065     // Do not delete instructions that can have side effects which might cause
4066     // the unreachable to not be reachable; specifically, calls and volatile
4067     // operations may have this effect.
4068     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
4069       break;
4070
4071     if (BBI->mayHaveSideEffects()) {
4072       if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
4073         if (SI->isVolatile())
4074           break;
4075       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4076         if (LI->isVolatile())
4077           break;
4078       } else if (auto *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(BBI)) {
4079         if (RMWI->isVolatile())
4080           break;
4081       } else if (auto *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(BBI)) {
4082         if (CXI->isVolatile())
4083           break;
4084       } else if (isa<CatchPadInst>(BBI)) {
4085         // A catchpad may invoke exception object constructors and such, which
4086         // in some languages can be arbitrary code, so be conservative by
4087         // default.
4088         // For CoreCLR, it just involves a type test, so can be removed.
4089         if (classifyEHPersonality(BB->getParent()->getPersonalityFn()) !=
4090             EHPersonality::CoreCLR)
4091           break;
4092       } else if (!isa<FenceInst>(BBI) && !isa<VAArgInst>(BBI) &&
4093                  !isa<LandingPadInst>(BBI)) {
4094         break;
4095       }
4096       // Note that deleting LandingPad's here is in fact okay, although it
4097       // involves a bit of subtle reasoning. If this inst is a LandingPad,
4098       // all the predecessors of this block will be the unwind edges of Invokes,
4099       // and we can therefore guarantee this block will be erased.
4100     }
4101
4102     // Delete this instruction (any uses are guaranteed to be dead)
4103     if (!BBI->use_empty())
4104       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
4105     BBI->eraseFromParent();
4106     Changed = true;
4107   }
4108
4109   // If the unreachable instruction is the first in the block, take a gander
4110   // at all of the predecessors of this instruction, and simplify them.
4111   if (&BB->front() != UI)
4112     return Changed;
4113
4114   SmallVector<BasicBlock *, 8> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
4115   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
4116     TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
4117     IRBuilder<> Builder(TI);
4118     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
4119       if (BI->isUnconditional()) {
4120         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4121           new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4122           TI->eraseFromParent();
4123           Changed = true;
4124         }
4125       } else {
4126         if (BI->getSuccessor(0) == BB) {
4127           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(1));
4128           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4129         } else if (BI->getSuccessor(1) == BB) {
4130           Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0));
4131           EraseTerminatorInstAndDCECond(BI);
4132           Changed = true;
4133         }
4134       }
4135     } else if (auto *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
4136       for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;
4137            ++i)
4138         if (i.getCaseSuccessor() == BB) {
4139           BB->removePredecessor(SI->getParent());
4140           SI->removeCase(i);
4141           --i;
4142           --e;
4143           Changed = true;
4144         }
4145     } else if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
4146       if (II->getUnwindDest() == BB) {
4147         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4148         Changed = true;
4149       }
4150     } else if (auto *CSI = dyn_cast<CatchSwitchInst>(TI)) {
4151       if (CSI->getUnwindDest() == BB) {
4152         removeUnwindEdge(TI->getParent());
4153         Changed = true;
4154         continue;
4155       }
4156
4157       for (CatchSwitchInst::handler_iterator I = CSI->handler_begin(),
4158                                              E = CSI->handler_end();
4159            I != E; ++I) {
4160         if (*I == BB) {
4161           CSI->removeHandler(I);
4162           --I;
4163           --E;
4164           Changed = true;
4165         }
4166       }
4167       if (CSI->getNumHandlers() == 0) {
4168         BasicBlock *CatchSwitchBB = CSI->getParent();
4169         if (CSI->hasUnwindDest()) {
4170           // Redirect preds to the unwind dest
4171           CatchSwitchBB->replaceAllUsesWith(CSI->getUnwindDest());
4172         } else {
4173           // Rewrite all preds to unwind to caller (or from invoke to call).
4174           SmallVector<BasicBlock *, 8> EHPreds(predecessors(CatchSwitchBB));
4175           for (BasicBlock *EHPred : EHPreds)
4176             removeUnwindEdge(EHPred);
4177         }
4178         // The catchswitch is no longer reachable.
4179         new UnreachableInst(CSI->getContext(), CSI);
4180         CSI->eraseFromParent();
4181         Changed = true;
4182       }
4183     } else if (isa<CleanupReturnInst>(TI)) {
4184       new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
4185       TI->eraseFromParent();
4186       Changed = true;
4187     }
4188   }
4189
4190   // If this block is now dead, remove it.
4191   if (pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
4192     // We know there are no successors, so just nuke the block.
4193     BB->eraseFromParent();
4194     if (LoopHeaders)
4195       LoopHeaders->erase(BB);
4196     return true;
4197   }
4198
4199   return Changed;
4200 }
4201
4202 static bool CasesAreContiguous(SmallVectorImpl<ConstantInt *> &Cases) {
4203   assert(Cases.size() >= 1);
4204
4205   array_pod_sort(Cases.begin(), Cases.end(), ConstantIntSortPredicate);
4206   for (size_t I = 1, E = Cases.size(); I != E; ++I) {
4207     if (Cases[I - 1]->getValue() != Cases[I]->getValue() + 1)
4208       return false;
4209   }
4210   return true;
4211 }
4212
4213 /// Turn a switch with two reachable destinations into an integer range
4214 /// comparison and branch.
4215 static bool TurnSwitchRangeIntoICmp(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
4216   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
4217
4218   bool HasDefault =
4219       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4220
4221   // Partition the cases into two sets with different destinations.
4222   BasicBlock *DestA = HasDefault ? SI->getDefaultDest() : nullptr;
4223   BasicBlock *DestB = nullptr;
4224   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesA;
4225   SmallVector<ConstantInt *, 16> CasesB;
4226
4227   for (SwitchInst::CaseIt I : SI->cases()) {
4228     BasicBlock *Dest = I.getCaseSuccessor();
4229     if (!DestA)
4230       DestA = Dest;
4231     if (Dest == DestA) {
4232       CasesA.push_back(I.getCaseValue());
4233       continue;
4234     }
4235     if (!DestB)
4236       DestB = Dest;
4237     if (Dest == DestB) {
4238       CasesB.push_back(I.getCaseValue());
4239       continue;
4240     }
4241     return false; // More than two destinations.
4242   }
4243
4244   assert(DestA && DestB &&
4245          "Single-destination switch should have been folded.");
4246   assert(DestA != DestB);
4247   assert(DestB != SI->getDefaultDest());
4248   assert(!CasesB.empty() && "There must be non-default cases.");
4249   assert(!CasesA.empty() || HasDefault);
4250
4251   // Figure out if one of the sets of cases form a contiguous range.
4252   SmallVectorImpl<ConstantInt *> *ContiguousCases = nullptr;
4253   BasicBlock *ContiguousDest = nullptr;
4254   BasicBlock *OtherDest = nullptr;
4255   if (!CasesA.empty() && CasesAreContiguous(CasesA)) {
4256     ContiguousCases = &CasesA;
4257     ContiguousDest = DestA;
4258     OtherDest = DestB;
4259   } else if (CasesAreContiguous(CasesB)) {
4260     ContiguousCases = &CasesB;
4261     ContiguousDest = DestB;
4262     OtherDest = DestA;
4263   } else
4264     return false;
4265
4266   // Start building the compare and branch.
4267
4268   Constant *Offset = ConstantExpr::getNeg(ContiguousCases->back());
4269   Constant *NumCases =
4270       ConstantInt::get(Offset->getType(), ContiguousCases->size());
4271
4272   Value *Sub = SI->getCondition();
4273   if (!Offset->isNullValue())
4274     Sub = Builder.CreateAdd(Sub, Offset, Sub->getName() + ".off");
4275
4276   Value *Cmp;
4277   // If NumCases overflowed, then all possible values jump to the successor.
4278   if (NumCases->isNullValue() && !ContiguousCases->empty())
4279     Cmp = ConstantInt::getTrue(SI->getContext());
4280   else
4281     Cmp = Builder.CreateICmpULT(Sub, NumCases, "switch");
4282   BranchInst *NewBI = Builder.CreateCondBr(Cmp, ContiguousDest, OtherDest);
4283
4284   // Update weight for the newly-created conditional branch.
4285   if (HasBranchWeights(SI)) {
4286     SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4287     GetBranchWeights(SI, Weights);
4288     if (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases()) {
4289       uint64_t TrueWeight = 0;
4290       uint64_t FalseWeight = 0;
4291       for (size_t I = 0, E = Weights.size(); I != E; ++I) {
4292         if (SI->getSuccessor(I) == ContiguousDest)
4293           TrueWeight += Weights[I];
4294         else
4295           FalseWeight += Weights[I];
4296       }
4297       while (TrueWeight > UINT32_MAX || FalseWeight > UINT32_MAX) {
4298         TrueWeight /= 2;
4299         FalseWeight /= 2;
4300       }
4301       NewBI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4302                          MDBuilder(SI->getContext())
4303                              .createBranchWeights((uint32_t)TrueWeight,
4304                                                   (uint32_t)FalseWeight));
4305     }
4306   }
4307
4308   // Prune obsolete incoming values off the successors' PHI nodes.
4309   for (auto BBI = ContiguousDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4310     unsigned PreviousEdges = ContiguousCases->size();
4311     if (ContiguousDest == SI->getDefaultDest())
4312       ++PreviousEdges;
4313     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4314       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4315   }
4316   for (auto BBI = OtherDest->begin(); isa<PHINode>(BBI); ++BBI) {
4317     unsigned PreviousEdges = SI->getNumCases() - ContiguousCases->size();
4318     if (OtherDest == SI->getDefaultDest())
4319       ++PreviousEdges;
4320     for (unsigned I = 0, E = PreviousEdges - 1; I != E; ++I)
4321       cast<PHINode>(BBI)->removeIncomingValue(SI->getParent());
4322   }
4323
4324   // Drop the switch.
4325   SI->eraseFromParent();
4326
4327   return true;
4328 }
4329
4330 /// Compute masked bits for the condition of a switch
4331 /// and use it to remove dead cases.
4332 static bool EliminateDeadSwitchCases(SwitchInst *SI, AssumptionCache *AC,
4333                                      const DataLayout &DL) {
4334   Value *Cond = SI->getCondition();
4335   unsigned Bits = Cond->getType()->getIntegerBitWidth();
4336   APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
4337   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC, SI);
4338
4339   // We can also eliminate cases by determining that their values are outside of
4340   // the limited range of the condition based on how many significant (non-sign)
4341   // bits are in the condition value.
4342   unsigned ExtraSignBits = ComputeNumSignBits(Cond, DL, 0, AC, SI) - 1;
4343   unsigned MaxSignificantBitsInCond = Bits - ExtraSignBits;
4344
4345   // Gather dead cases.
4346   SmallVector<ConstantInt *, 8> DeadCases;
4347   for (auto &Case : SI->cases()) {
4348     APInt CaseVal = Case.getCaseValue()->getValue();
4349     if ((CaseVal & KnownZero) != 0 || (CaseVal & KnownOne) != KnownOne ||
4350         (CaseVal.getMinSignedBits() > MaxSignificantBitsInCond)) {
4351       DeadCases.push_back(Case.getCaseValue());
4352       DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch case " << CaseVal << " is dead.\n");
4353     }
4354   }
4355
4356   // If we can prove that the cases must cover all possible values, the
4357   // default destination becomes dead and we can remove it.  If we know some
4358   // of the bits in the value, we can use that to more precisely compute the
4359   // number of possible unique case values.
4360   bool HasDefault =
4361       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
4362   const unsigned NumUnknownBits =
4363       Bits - (KnownZero.Or(KnownOne)).countPopulation();
4364   assert(NumUnknownBits <= Bits);
4365   if (HasDefault && DeadCases.empty() &&
4366       NumUnknownBits < 64 /* avoid overflow */ &&
4367       SI->getNumCases() == (1ULL << NumUnknownBits)) {
4368     DEBUG(dbgs() << "SimplifyCFG: switch default is dead.\n");
4369     BasicBlock *NewDefault =
4370         SplitBlockPredecessors(SI->getDefaultDest(), SI->getParent(), "");
4371     SI->setDefaultDest(&*NewDefault);
4372     SplitBlock(&*NewDefault, &NewDefault->front());
4373     auto *OldTI = NewDefault->getTerminator();
4374     new UnreachableInst(SI->getContext(), OldTI);
4375     EraseTerminatorInstAndDCECond(OldTI);
4376     return true;
4377   }
4378
4379   SmallVector<uint64_t, 8> Weights;
4380   bool HasWeight = HasBranchWeights(SI);
4381   if (HasWeight) {
4382     GetBranchWeights(SI, Weights);
4383     HasWeight = (Weights.size() == 1 + SI->getNumCases());
4384   }
4385
4386   // Remove dead cases from the switch.
4387   for (ConstantInt *DeadCase : DeadCases) {
4388     SwitchInst::CaseIt Case = SI->findCaseValue(DeadCase);
4389     assert(Case != SI->case_default() &&
4390            "Case was not found. Probably mistake in DeadCases forming.");
4391     if (HasWeight) {
4392       std::swap(Weights[Case.getCaseIndex() + 1], Weights.back());
4393       Weights.pop_back();
4394     }
4395
4396     // Prune unused values from PHI nodes.
4397     Case.getCaseSuccessor()->removePredecessor(SI->getParent());
4398     SI->removeCase(Case);
4399   }
4400   if (HasWeight && Weights.size() >= 2) {
4401     SmallVector<uint32_t, 8> MDWeights(Weights.begin(), Weights.end());
4402     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
4403                     MDBuilder(SI->getParent()->getContext())
4404                         .createBranchWeights(MDWeights));
4405   }
4406
4407   return !DeadCases.empty();
4408 }
4409
4410 /// If BB would be eligible for simplification by
4411 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock (i.e. it is empty and terminated
4412 /// by an unconditional branch), look at the phi node for BB in the successor
4413 /// block and see if the incoming value is equal to CaseValue. If so, return
4414 /// the phi node, and set PhiIndex to BB's index in the phi node.
4415 static PHINode *FindPHIForConditionForwarding(ConstantInt *CaseValue,
4416                                               BasicBlock *BB, int *PhiIndex) {
4417   if (BB->getFirstNonPHIOrDbg() != BB->getTerminator())
4418     return nullptr; // BB must be empty to be a candidate for simplification.
4419   if (!BB->getSinglePredecessor())
4420     return nullptr; // BB must be dominated by the switch.
4421
4422   BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4423   if (!Branch || !Branch->isUnconditional())
4424     return nullptr; // Terminator must be unconditional branch.
4425
4426   BasicBlock *Succ = Branch->getSuccessor(0);
4427
4428   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
4429   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4430     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(BB);
4431     assert(Idx >= 0 && "PHI has no entry for predecessor?");
4432
4433     Value *InValue = PHI->getIncomingValue(Idx);
4434     if (InValue != CaseValue)
4435       continue;
4436
4437     *PhiIndex = Idx;
4438     return PHI;
4439   }
4440
4441   return nullptr;
4442 }
4443
4444 /// Try to forward the condition of a switch instruction to a phi node
4445 /// dominated by the switch, if that would mean that some of the destination
4446 /// blocks of the switch can be folded away.
4447 /// Returns true if a change is made.
4448 static bool ForwardSwitchConditionToPHI(SwitchInst *SI) {
4449   typedef DenseMap<PHINode *, SmallVector<int, 4>> ForwardingNodesMap;
4450   ForwardingNodesMap ForwardingNodes;
4451
4452   for (SwitchInst::CaseIt I = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); I != E;
4453        ++I) {
4454     ConstantInt *CaseValue = I.getCaseValue();
4455     BasicBlock *CaseDest = I.getCaseSuccessor();
4456
4457     int PhiIndex;
4458     PHINode *PHI =
4459         FindPHIForConditionForwarding(CaseValue, CaseDest, &PhiIndex);
4460     if (!PHI)
4461       continue;
4462
4463     ForwardingNodes[PHI].push_back(PhiIndex);
4464   }
4465
4466   bool Changed = false;
4467
4468   for (ForwardingNodesMap::iterator I = ForwardingNodes.begin(),
4469                                     E = ForwardingNodes.end();
4470        I != E; ++I) {
4471     PHINode *Phi = I->first;
4472     SmallVectorImpl<int> &Indexes = I->second;
4473
4474     if (Indexes.size() < 2)
4475       continue;
4476
4477     for (size_t I = 0, E = Indexes.size(); I != E; ++I)
4478       Phi->setIncomingValue(Indexes[I], SI->getCondition());
4479     Changed = true;
4480   }
4481
4482   return Changed;
4483 }
4484
4485 /// Return true if the backend will be able to handle
4486 /// initializing an array of constants like C.
4487 static bool ValidLookupTableConstant(Constant *C, const TargetTransformInfo &TTI) {
4488   if (C->isThreadDependent())
4489     return false;
4490   if (C->isDLLImportDependent())
4491     return false;
4492
4493   if (!isa<ConstantFP>(C) && !isa<ConstantInt>(C) &&
4494       !isa<ConstantPointerNull>(C) && !isa<GlobalValue>(C) &&
4495       !isa<UndefValue>(C) && !isa<ConstantExpr>(C))
4496     return false;
4497
4498   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
4499     if (!CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing())
4500       return false;
4501     if (!ValidLookupTableConstant(CE->getOperand(0), TTI))
4502       return false;
4503   }
4504
4505   if (!TTI.shouldBuildLookupTablesForConstant(C))
4506     return false;
4507
4508   return true;
4509 }
4510
4511 /// If V is a Constant, return it. Otherwise, try to look up
4512 /// its constant value in ConstantPool, returning 0 if it's not there.
4513 static Constant *
4514 LookupConstant(Value *V,
4515                const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4516   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4517     return C;
4518   return ConstantPool.lookup(V);
4519 }
4520
4521 /// Try to fold instruction I into a constant. This works for
4522 /// simple instructions such as binary operations where both operands are
4523 /// constant or can be replaced by constants from the ConstantPool. Returns the
4524 /// resulting constant on success, 0 otherwise.
4525 static Constant *
4526 ConstantFold(Instruction *I, const DataLayout &DL,
4527              const SmallDenseMap<Value *, Constant *> &ConstantPool) {
4528   if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
4529     Constant *A = LookupConstant(Select->getCondition(), ConstantPool);
4530     if (!A)
4531       return nullptr;
4532     if (A->isAllOnesValue())
4533       return LookupConstant(Select->getTrueValue(), ConstantPool);
4534     if (A->isNullValue())
4535       return LookupConstant(Select->getFalseValue(), ConstantPool);
4536     return nullptr;
4537   }
4538
4539   SmallVector<Constant *, 4> COps;
4540   for (unsigned N = 0, E = I->getNumOperands(); N != E; ++N) {
4541     if (Constant *A = LookupConstant(I->getOperand(N), ConstantPool))
4542       COps.push_back(A);
4543     else
4544       return nullptr;
4545   }
4546
4547   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
4548     return ConstantFoldCompareInstOperands(Cmp->getPredicate(), COps[0],
4549                                            COps[1], DL);
4550   }
4551
4552   return ConstantFoldInstOperands(I, COps, DL);
4553 }
4554
4555 /// Try to determine the resulting constant values in phi nodes
4556 /// at the common destination basic block, *CommonDest, for one of the case
4557 /// destionations CaseDest corresponding to value CaseVal (0 for the default
4558 /// case), of a switch instruction SI.
4559 static bool
4560 GetCaseResults(SwitchInst *SI, ConstantInt *CaseVal, BasicBlock *CaseDest,
4561                BasicBlock **CommonDest,
4562                SmallVectorImpl<std::pair<PHINode *, Constant *>> &Res,
4563                const DataLayout &DL, const TargetTransformInfo &TTI) {
4564   // The block from which we enter the common destination.
4565   BasicBlock *Pred = SI->getParent();
4566
4567   // If CaseDest is empty except for some side-effect free instructions through
4568   // which we can constant-propagate the CaseVal, continue to its successor.
4569   SmallDenseMap<Value *, Constant *> ConstantPool;
4570   ConstantPool.insert(std::make_pair(SI->getCondition(), CaseVal));
4571   for (BasicBlock::iterator I = CaseDest->begin(), E = CaseDest->end(); I != E;
4572        ++I) {
4573     if (TerminatorInst *T = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
4574       // If the terminator is a simple branch, continue to the next block.
4575       if (T->getNumSuccessors() != 1 || T->isExceptional())
4576         return false;
4577       Pred = CaseDest;
4578       CaseDest = T->getSuccessor(0);
4579     } else if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
4580       // Skip debug intrinsic.
4581       continue;
4582     } else if (Constant *C = ConstantFold(&*I, DL, ConstantPool)) {
4583       // Instruction is side-effect free and constant.
4584
4585       // If the instruction has uses outside this block or a phi node slot for
4586       // the block, it is not safe to bypass the instruction since it would then
4587       // no longer dominate all its uses.
4588       for (auto &Use : I->uses()) {
4589         User *User = Use.getUser();
4590         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(User))
4591           if (I->getParent() == CaseDest)
4592             continue;
4593         if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(User))
4594           if (Phi->getIncomingBlock(Use) == CaseDest)
4595             continue;
4596         return false;
4597       }
4598
4599       ConstantPool.insert(std::make_pair(&*I, C));
4600     } else {
4601       break;
4602     }
4603   }
4604
4605   // If we did not have a CommonDest before, use the current one.
4606   if (!*CommonDest)
4607     *CommonDest = CaseDest;
4608   // If the destination isn't the common one, abort.
4609   if (CaseDest != *CommonDest)
4610     return false;
4611
4612   // Get the values for this case from phi nodes in the destination block.
4613   BasicBlock::iterator I = (*CommonDest)->begin();
4614   while (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
4615     int Idx = PHI->getBasicBlockIndex(Pred);
4616     if (Idx == -1)
4617       continue;
4618
4619     Constant *ConstVal =
4620         LookupConstant(PHI->getIncomingValue(Idx), ConstantPool);
4621     if (!ConstVal)
4622       return false;
4623
4624     // Be conservative about which kinds of constants we support.
4625     if (!ValidLookupTableConstant(ConstVal, TTI))
4626       return false;
4627
4628     Res.push_back(std::make_pair(PHI, ConstVal));
4629   }
4630
4631   return Res.size() > 0;
4632 }
4633
4634 // Helper function used to add CaseVal to the list of cases that generate
4635 // Result.
4636 static void MapCaseToResult(ConstantInt *CaseVal,
4637                             SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4638                             Constant *Result) {
4639   for (auto &I : UniqueResults) {
4640     if (I.first == Result) {
4641       I.second.push_back(CaseVal);
4642       return;
4643     }
4644   }
4645   UniqueResults.push_back(
4646       std::make_pair(Result, SmallVector<ConstantInt *, 4>(1, CaseVal)));
4647 }
4648
4649 // Helper function that initializes a map containing
4650 // results for the PHI node of the common destination block for a switch
4651 // instruction. Returns false if multiple PHI nodes have been found or if
4652 // there is not a common destination block for the switch.
4653 static bool InitializeUniqueCases(SwitchInst *SI, PHINode *&PHI,
4654                                   BasicBlock *&CommonDest,
4655                                   SwitchCaseResultVectorTy &UniqueResults,
4656                                   Constant *&DefaultResult,
4657                                   const DataLayout &DL,
4658                                   const TargetTransformInfo &TTI) {
4659   for (auto &I : SI->cases()) {
4660     ConstantInt *CaseVal = I.getCaseValue();
4661
4662     // Resulting value at phi nodes for this case value.
4663     SwitchCaseResultsTy Results;
4664     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, I.getCaseSuccessor(), &CommonDest, Results,
4665                         DL, TTI))
4666       return false;
4667
4668     // Only one value per case is permitted
4669     if (Results.size() > 1)
4670       return false;
4671     MapCaseToResult(CaseVal, UniqueResults, Results.begin()->second);
4672
4673     // Check the PHI consistency.
4674     if (!PHI)
4675       PHI = Results[0].first;
4676     else if (PHI != Results[0].first)
4677       return false;
4678   }
4679   // Find the default result value.
4680   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 1> DefaultResults;
4681   BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
4682   GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest, DefaultResults,
4683                  DL, TTI);
4684   // If the default value is not found abort unless the default destination
4685   // is unreachable.
4686   DefaultResult =
4687       DefaultResults.size() == 1 ? DefaultResults.begin()->second : nullptr;
4688   if ((!DefaultResult &&
4689        !isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg())))
4690     return false;
4691
4692   return true;
4693 }
4694
4695 // Helper function that checks if it is possible to transform a switch with only
4696 // two cases (or two cases + default) that produces a result into a select.
4697 // Example:
4698 // switch (a) {
4699 //   case 10:                %0 = icmp eq i32 %a, 10
4700 //     return 10;            %1 = select i1 %0, i32 10, i32 4
4701 //   case 20:        ---->   %2 = icmp eq i32 %a, 20
4702 //     return 2;             %3 = select i1 %2, i32 2, i32 %1
4703 //   default:
4704 //     return 4;
4705 // }
4706 static Value *ConvertTwoCaseSwitch(const SwitchCaseResultVectorTy &ResultVector,
4707                                    Constant *DefaultResult, Value *Condition,
4708                                    IRBuilder<> &Builder) {
4709   assert(ResultVector.size() == 2 &&
4710          "We should have exactly two unique results at this point");
4711   // If we are selecting between only two cases transform into a simple
4712   // select or a two-way select if default is possible.
4713   if (ResultVector[0].second.size() == 1 &&
4714       ResultVector[1].second.size() == 1) {
4715     ConstantInt *const FirstCase = ResultVector[0].second[0];
4716     ConstantInt *const SecondCase = ResultVector[1].second[0];
4717
4718     bool DefaultCanTrigger = DefaultResult;
4719     Value *SelectValue = ResultVector[1].first;
4720     if (DefaultCanTrigger) {
4721       Value *const ValueCompare =
4722           Builder.CreateICmpEQ(Condition, SecondCase, "switch.selectcmp");
4723       SelectValue = Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[1].first,
4724                                          DefaultResult, "switch.select");
4725     }
4726     Value *const ValueCompare =
4727         Builder.CreateICmpEQ(Condition, FirstCase, "switch.selectcmp");
4728     return Builder.CreateSelect(ValueCompare, ResultVector[0].first,
4729                                 SelectValue, "switch.select");
4730   }
4731
4732   return nullptr;
4733 }
4734
4735 // Helper function to cleanup a switch instruction that has been converted into
4736 // a select, fixing up PHI nodes and basic blocks.
4737 static void RemoveSwitchAfterSelectConversion(SwitchInst *SI, PHINode *PHI,
4738                                               Value *SelectValue,
4739                                               IRBuilder<> &Builder) {
4740   BasicBlock *SelectBB = SI->getParent();
4741   while (PHI->getBasicBlockIndex(SelectBB) >= 0)
4742     PHI->removeIncomingValue(SelectBB);
4743   PHI->addIncoming(SelectValue, SelectBB);
4744
4745   Builder.CreateBr(PHI->getParent());
4746
4747   // Remove the switch.
4748   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
4749     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
4750
4751     if (Succ == PHI->getParent())
4752       continue;
4753     Succ->removePredecessor(SelectBB);
4754   }
4755   SI->eraseFromParent();
4756 }
4757
4758 /// If the switch is only used to initialize one or more
4759 /// phi nodes in a common successor block with only two different
4760 /// constant values, replace the switch with select.
4761 static bool SwitchToSelect(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
4762                            AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
4763                            const TargetTransformInfo &TTI) {
4764   Value *const Cond = SI->getCondition();
4765   PHINode *PHI = nullptr;
4766   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
4767   Constant *DefaultResult;
4768   SwitchCaseResultVectorTy UniqueResults;
4769   // Collect all the cases that will deliver the same value from the switch.
4770   if (!InitializeUniqueCases(SI, PHI, CommonDest, UniqueResults, DefaultResult,
4771                              DL, TTI))
4772     return false;
4773   // Selects choose between maximum two values.
4774   if (UniqueResults.size() != 2)
4775     return false;
4776   assert(PHI != nullptr && "PHI for value select not found");
4777
4778   Builder.SetInsertPoint(SI);
4779   Value *SelectValue =
4780       ConvertTwoCaseSwitch(UniqueResults, DefaultResult, Cond, Builder);
4781   if (SelectValue) {
4782     RemoveSwitchAfterSelectConversion(SI, PHI, SelectValue, Builder);
4783     return true;
4784   }
4785   // The switch couldn't be converted into a select.
4786   return false;
4787 }
4788
4789 namespace {
4790
4791 /// This class represents a lookup table that can be used to replace a switch.
4792 class SwitchLookupTable {
4793 public:
4794   /// Create a lookup table to use as a switch replacement with the contents
4795   /// of Values, using DefaultValue to fill any holes in the table.
4796   SwitchLookupTable(
4797       Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4798       const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4799       Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL);
4800
4801   /// Build instructions with Builder to retrieve the value at
4802   /// the position given by Index in the lookup table.
4803   Value *BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder);
4804
4805   /// Return true if a table with TableSize elements of
4806   /// type ElementType would fit in a target-legal register.
4807   static bool WouldFitInRegister(const DataLayout &DL, uint64_t TableSize,
4808                                  Type *ElementType);
4809
4810 private:
4811   // Depending on the contents of the table, it can be represented in
4812   // different ways.
4813   enum {
4814     // For tables where each element contains the same value, we just have to
4815     // store that single value and return it for each lookup.
4816     SingleValueKind,
4817
4818     // For tables where there is a linear relationship between table index
4819     // and values. We calculate the result with a simple multiplication
4820     // and addition instead of a table lookup.
4821     LinearMapKind,
4822
4823     // For small tables with integer elements, we can pack them into a bitmap
4824     // that fits into a target-legal register. Values are retrieved by
4825     // shift and mask operations.
4826     BitMapKind,
4827
4828     // The table is stored as an array of values. Values are retrieved by load
4829     // instructions from the table.
4830     ArrayKind
4831   } Kind;
4832
4833   // For SingleValueKind, this is the single value.
4834   Constant *SingleValue;
4835
4836   // For BitMapKind, this is the bitmap.
4837   ConstantInt *BitMap;
4838   IntegerType *BitMapElementTy;
4839
4840   // For LinearMapKind, these are the constants used to derive the value.
4841   ConstantInt *LinearOffset;
4842   ConstantInt *LinearMultiplier;
4843
4844   // For ArrayKind, this is the array.
4845   GlobalVariable *Array;
4846 };
4847
4848 } // end anonymous namespace
4849
4850 SwitchLookupTable::SwitchLookupTable(
4851     Module &M, uint64_t TableSize, ConstantInt *Offset,
4852     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values,
4853     Constant *DefaultValue, const DataLayout &DL)
4854     : SingleValue(nullptr), BitMap(nullptr), BitMapElementTy(nullptr),
4855       LinearOffset(nullptr), LinearMultiplier(nullptr), Array(nullptr) {
4856   assert(Values.size() && "Can't build lookup table without values!");
4857   assert(TableSize >= Values.size() && "Can't fit values in table!");
4858
4859   // If all values in the table are equal, this is that value.
4860   SingleValue = Values.begin()->second;
4861
4862   Type *ValueType = Values.begin()->second->getType();
4863
4864   // Build up the table contents.
4865   SmallVector<Constant *, 64> TableContents(TableSize);
4866   for (size_t I = 0, E = Values.size(); I != E; ++I) {
4867     ConstantInt *CaseVal = Values[I].first;
4868     Constant *CaseRes = Values[I].second;
4869     assert(CaseRes->getType() == ValueType);
4870
4871     uint64_t Idx = (CaseVal->getValue() - Offset->getValue()).getLimitedValue();
4872     TableContents[Idx] = CaseRes;
4873
4874     if (CaseRes != SingleValue)
4875       SingleValue = nullptr;
4876   }
4877
4878   // Fill in any holes in the table with the default result.
4879   if (Values.size() < TableSize) {
4880     assert(DefaultValue &&
4881            "Need a default value to fill the lookup table holes.");
4882     assert(DefaultValue->getType() == ValueType);
4883     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4884       if (!TableContents[I])
4885         TableContents[I] = DefaultValue;
4886     }
4887
4888     if (DefaultValue != SingleValue)
4889       SingleValue = nullptr;
4890   }
4891
4892   // If each element in the table contains the same value, we only need to store
4893   // that single value.
4894   if (SingleValue) {
4895     Kind = SingleValueKind;
4896     return;
4897   }
4898
4899   // Check if we can derive the value with a linear transformation from the
4900   // table index.
4901   if (isa<IntegerType>(ValueType)) {
4902     bool LinearMappingPossible = true;
4903     APInt PrevVal;
4904     APInt DistToPrev;
4905     assert(TableSize >= 2 && "Should be a SingleValue table.");
4906     // Check if there is the same distance between two consecutive values.
4907     for (uint64_t I = 0; I < TableSize; ++I) {
4908       ConstantInt *ConstVal = dyn_cast<ConstantInt>(TableContents[I]);
4909       if (!ConstVal) {
4910         // This is an undef. We could deal with it, but undefs in lookup tables
4911         // are very seldom. It's probably not worth the additional complexity.
4912         LinearMappingPossible = false;
4913         break;
4914       }
4915       APInt Val = ConstVal->getValue();
4916       if (I != 0) {
4917         APInt Dist = Val - PrevVal;
4918         if (I == 1) {
4919           DistToPrev = Dist;
4920         } else if (Dist != DistToPrev) {
4921           LinearMappingPossible = false;
4922           break;
4923         }
4924       }
4925       PrevVal = Val;
4926     }
4927     if (LinearMappingPossible) {
4928       LinearOffset = cast<ConstantInt>(TableContents[0]);
4929       LinearMultiplier = ConstantInt::get(M.getContext(), DistToPrev);
4930       Kind = LinearMapKind;
4931       ++NumLinearMaps;
4932       return;
4933     }
4934   }
4935
4936   // If the type is integer and the table fits in a register, build a bitmap.
4937   if (WouldFitInRegister(DL, TableSize, ValueType)) {
4938     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(ValueType);
4939     APInt TableInt(TableSize * IT->getBitWidth(), 0);
4940     for (uint64_t I = TableSize; I > 0; --I) {
4941       TableInt <<= IT->getBitWidth();
4942       // Insert values into the bitmap. Undef values are set to zero.
4943       if (!isa<UndefValue>(TableContents[I - 1])) {
4944         ConstantInt *Val = cast<ConstantInt>(TableContents[I - 1]);
4945         TableInt |= Val->getValue().zext(TableInt.getBitWidth());
4946       }
4947     }
4948     BitMap = ConstantInt::get(M.getContext(), TableInt);
4949     BitMapElementTy = IT;
4950     Kind = BitMapKind;
4951     ++NumBitMaps;
4952     return;
4953   }
4954
4955   // Store the table in an array.
4956   ArrayType *ArrayTy = ArrayType::get(ValueType, TableSize);
4957   Constant *Initializer = ConstantArray::get(ArrayTy, TableContents);
4958
4959   Array = new GlobalVariable(M, ArrayTy, /*constant=*/true,
4960                              GlobalVariable::PrivateLinkage, Initializer,
4961                              "switch.table");
4962   Array->setUnnamedAddr(GlobalValue::UnnamedAddr::Global);
4963   Kind = ArrayKind;
4964 }
4965
4966 Value *SwitchLookupTable::BuildLookup(Value *Index, IRBuilder<> &Builder) {
4967   switch (Kind) {
4968   case SingleValueKind:
4969     return SingleValue;
4970   case LinearMapKind: {
4971     // Derive the result value from the input value.
4972     Value *Result = Builder.CreateIntCast(Index, LinearMultiplier->getType(),
4973                                           false, "switch.idx.cast");
4974     if (!LinearMultiplier->isOne())
4975       Result = Builder.CreateMul(Result, LinearMultiplier, "switch.idx.mult");
4976     if (!LinearOffset->isZero())
4977       Result = Builder.CreateAdd(Result, LinearOffset, "switch.offset");
4978     return Result;
4979   }
4980   case BitMapKind: {
4981     // Type of the bitmap (e.g. i59).
4982     IntegerType *MapTy = BitMap->getType();
4983
4984     // Cast Index to the same type as the bitmap.
4985     // Note: The Index is <= the number of elements in the table, so
4986     // truncating it to the width of the bitmask is safe.
4987     Value *ShiftAmt = Builder.CreateZExtOrTrunc(Index, MapTy, "switch.cast");
4988
4989     // Multiply the shift amount by the element width.
4990     ShiftAmt = Builder.CreateMul(
4991         ShiftAmt, ConstantInt::get(MapTy, BitMapElementTy->getBitWidth()),
4992         "switch.shiftamt");
4993
4994     // Shift down.
4995     Value *DownShifted =
4996         Builder.CreateLShr(BitMap, ShiftAmt, "switch.downshift");
4997     // Mask off.
4998     return Builder.CreateTrunc(DownShifted, BitMapElementTy, "switch.masked");
4999   }
5000   case ArrayKind: {
5001     // Make sure the table index will not overflow when treated as signed.
5002     IntegerType *IT = cast<IntegerType>(Index->getType());
5003     uint64_t TableSize =
5004         Array->getInitializer()->getType()->getArrayNumElements();
5005     if (TableSize > (1ULL << (IT->getBitWidth() - 1)))
5006       Index = Builder.CreateZExt(
5007           Index, IntegerType::get(IT->getContext(), IT->getBitWidth() + 1),
5008           "switch.tableidx.zext");
5009
5010     Value *GEPIndices[] = {Builder.getInt32(0), Index};
5011     Value *GEP = Builder.CreateInBoundsGEP(Array->getValueType(), Array,
5012                                            GEPIndices, "switch.gep");
5013     return Builder.CreateLoad(GEP, "switch.load");
5014   }
5015   }
5016   llvm_unreachable("Unknown lookup table kind!");
5017 }
5018
5019 bool SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(const DataLayout &DL,
5020                                            uint64_t TableSize,
5021                                            Type *ElementType) {
5022   auto *IT = dyn_cast<IntegerType>(ElementType);
5023   if (!IT)
5024     return false;
5025   // FIXME: If the type is wider than it needs to be, e.g. i8 but all values
5026   // are <= 15, we could try to narrow the type.
5027
5028   // Avoid overflow, fitsInLegalInteger uses unsigned int for the width.
5029   if (TableSize >= UINT_MAX / IT->getBitWidth())
5030     return false;
5031   return DL.fitsInLegalInteger(TableSize * IT->getBitWidth());
5032 }
5033
5034 /// Determine whether a lookup table should be built for this switch, based on
5035 /// the number of cases, size of the table, and the types of the results.
5036 static bool
5037 ShouldBuildLookupTable(SwitchInst *SI, uint64_t TableSize,
5038                        const TargetTransformInfo &TTI, const DataLayout &DL,
5039                        const SmallDenseMap<PHINode *, Type *> &ResultTypes) {
5040   if (SI->getNumCases() > TableSize || TableSize >= UINT64_MAX / 10)
5041     return false; // TableSize overflowed, or mul below might overflow.
5042
5043   bool AllTablesFitInRegister = true;
5044   bool HasIllegalType = false;
5045   for (const auto &I : ResultTypes) {
5046     Type *Ty = I.second;
5047
5048     // Saturate this flag to true.
5049     HasIllegalType = HasIllegalType || !TTI.isTypeLegal(Ty);
5050
5051     // Saturate this flag to false.
5052     AllTablesFitInRegister =
5053         AllTablesFitInRegister &&
5054         SwitchLookupTable::WouldFitInRegister(DL, TableSize, Ty);
5055
5056     // If both flags saturate, we're done. NOTE: This *only* works with
5057     // saturating flags, and all flags have to saturate first due to the
5058     // non-deterministic behavior of iterating over a dense map.
5059     if (HasIllegalType && !AllTablesFitInRegister)
5060       break;
5061   }
5062
5063   // If each table would fit in a register, we should build it anyway.
5064   if (AllTablesFitInRegister)
5065     return true;
5066
5067   // Don't build a table that doesn't fit in-register if it has illegal types.
5068   if (HasIllegalType)
5069     return false;
5070
5071   // The table density should be at least 40%. This is the same criterion as for
5072   // jump tables, see SelectionDAGBuilder::handleJTSwitchCase.
5073   // FIXME: Find the best cut-off.
5074   return SI->getNumCases() * 10 >= TableSize * 4;
5075 }
5076
5077 /// Try to reuse the switch table index compare. Following pattern:
5078 /// \code
5079 ///     if (idx < tablesize)
5080 ///        r = table[idx]; // table does not contain default_value
5081 ///     else
5082 ///        r = default_value;
5083 ///     if (r != default_value)
5084 ///        ...
5085 /// \endcode
5086 /// Is optimized to:
5087 /// \code
5088 ///     cond = idx < tablesize;
5089 ///     if (cond)
5090 ///        r = table[idx];
5091 ///     else
5092 ///        r = default_value;
5093 ///     if (cond)
5094 ///        ...
5095 /// \endcode
5096 /// Jump threading will then eliminate the second if(cond).
5097 static void reuseTableCompare(
5098     User *PhiUser, BasicBlock *PhiBlock, BranchInst *RangeCheckBranch,
5099     Constant *DefaultValue,
5100     const SmallVectorImpl<std::pair<ConstantInt *, Constant *>> &Values) {
5101
5102   ICmpInst *CmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(PhiUser);
5103   if (!CmpInst)
5104     return;
5105
5106   // We require that the compare is in the same block as the phi so that jump
5107   // threading can do its work afterwards.
5108   if (CmpInst->getParent() != PhiBlock)
5109     return;
5110
5111   Constant *CmpOp1 = dyn_cast<Constant>(CmpInst->getOperand(1));
5112   if (!CmpOp1)
5113     return;
5114
5115   Value *RangeCmp = RangeCheckBranch->getCondition();
5116   Constant *TrueConst = ConstantInt::getTrue(RangeCmp->getType());
5117   Constant *FalseConst = ConstantInt::getFalse(RangeCmp->getType());
5118
5119   // Check if the compare with the default value is constant true or false.
5120   Constant *DefaultConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5121                                                  DefaultValue, CmpOp1, true);
5122   if (DefaultConst != TrueConst && DefaultConst != FalseConst)
5123     return;
5124
5125   // Check if the compare with the case values is distinct from the default
5126   // compare result.
5127   for (auto ValuePair : Values) {
5128     Constant *CaseConst = ConstantExpr::getICmp(CmpInst->getPredicate(),
5129                                                 ValuePair.second, CmpOp1, true);
5130     if (!CaseConst || CaseConst == DefaultConst)
5131       return;
5132     assert((CaseConst == TrueConst || CaseConst == FalseConst) &&
5133            "Expect true or false as compare result.");
5134   }
5135
5136   // Check if the branch instruction dominates the phi node. It's a simple
5137   // dominance check, but sufficient for our needs.
5138   // Although this check is invariant in the calling loops, it's better to do it
5139   // at this late stage. Practically we do it at most once for a switch.
5140   BasicBlock *BranchBlock = RangeCheckBranch->getParent();
5141   for (auto PI = pred_begin(PhiBlock), E = pred_end(PhiBlock); PI != E; ++PI) {
5142     BasicBlock *Pred = *PI;
5143     if (Pred != BranchBlock && Pred->getUniquePredecessor() != BranchBlock)
5144       return;
5145   }
5146
5147   if (DefaultConst == FalseConst) {
5148     // The compare yields the same result. We can replace it.
5149     CmpInst->replaceAllUsesWith(RangeCmp);
5150     ++NumTableCmpReuses;
5151   } else {
5152     // The compare yields the same result, just inverted. We can replace it.
5153     Value *InvertedTableCmp = BinaryOperator::CreateXor(
5154         RangeCmp, ConstantInt::get(RangeCmp->getType(), 1), "inverted.cmp",
5155         RangeCheckBranch);
5156     CmpInst->replaceAllUsesWith(InvertedTableCmp);
5157     ++NumTableCmpReuses;
5158   }
5159 }
5160
5161 /// If the switch is only used to initialize one or more phi nodes in a common
5162 /// successor block with different constant values, replace the switch with
5163 /// lookup tables.
5164 static bool SwitchToLookupTable(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5165                                 const DataLayout &DL,
5166                                 const TargetTransformInfo &TTI) {
5167   assert(SI->getNumCases() > 1 && "Degenerate switch?");
5168
5169   // Only build lookup table when we have a target that supports it.
5170   if (!TTI.shouldBuildLookupTables())
5171     return false;
5172
5173   // FIXME: If the switch is too sparse for a lookup table, perhaps we could
5174   // split off a dense part and build a lookup table for that.
5175
5176   // FIXME: This creates arrays of GEPs to constant strings, which means each
5177   // GEP needs a runtime relocation in PIC code. We should just build one big
5178   // string and lookup indices into that.
5179
5180   // Ignore switches with less than three cases. Lookup tables will not make
5181   // them
5182   // faster, so we don't analyze them.
5183   if (SI->getNumCases() < 3)
5184     return false;
5185
5186   // Figure out the corresponding result for each case value and phi node in the
5187   // common destination, as well as the min and max case values.
5188   assert(SI->case_begin() != SI->case_end());
5189   SwitchInst::CaseIt CI = SI->case_begin();
5190   ConstantInt *MinCaseVal = CI.getCaseValue();
5191   ConstantInt *MaxCaseVal = CI.getCaseValue();
5192
5193   BasicBlock *CommonDest = nullptr;
5194   typedef SmallVector<std::pair<ConstantInt *, Constant *>, 4> ResultListTy;
5195   SmallDenseMap<PHINode *, ResultListTy> ResultLists;
5196   SmallDenseMap<PHINode *, Constant *> DefaultResults;
5197   SmallDenseMap<PHINode *, Type *> ResultTypes;
5198   SmallVector<PHINode *, 4> PHIs;
5199
5200   for (SwitchInst::CaseIt E = SI->case_end(); CI != E; ++CI) {
5201     ConstantInt *CaseVal = CI.getCaseValue();
5202     if (CaseVal->getValue().slt(MinCaseVal->getValue()))
5203       MinCaseVal = CaseVal;
5204     if (CaseVal->getValue().sgt(MaxCaseVal->getValue()))
5205       MaxCaseVal = CaseVal;
5206
5207     // Resulting value at phi nodes for this case value.
5208     typedef SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> ResultsTy;
5209     ResultsTy Results;
5210     if (!GetCaseResults(SI, CaseVal, CI.getCaseSuccessor(), &CommonDest,
5211                         Results, DL, TTI))
5212       return false;
5213
5214     // Append the result from this case to the list for each phi.
5215     for (const auto &I : Results) {
5216       PHINode *PHI = I.first;
5217       Constant *Value = I.second;
5218       if (!ResultLists.count(PHI))
5219         PHIs.push_back(PHI);
5220       ResultLists[PHI].push_back(std::make_pair(CaseVal, Value));
5221     }
5222   }
5223
5224   // Keep track of the result types.
5225   for (PHINode *PHI : PHIs) {
5226     ResultTypes[PHI] = ResultLists[PHI][0].second->getType();
5227   }
5228
5229   uint64_t NumResults = ResultLists[PHIs[0]].size();
5230   APInt RangeSpread = MaxCaseVal->getValue() - MinCaseVal->getValue();
5231   uint64_t TableSize = RangeSpread.getLimitedValue() + 1;
5232   bool TableHasHoles = (NumResults < TableSize);
5233
5234   // If the table has holes, we need a constant result for the default case
5235   // or a bitmask that fits in a register.
5236   SmallVector<std::pair<PHINode *, Constant *>, 4> DefaultResultsList;
5237   bool HasDefaultResults =
5238       GetCaseResults(SI, nullptr, SI->getDefaultDest(), &CommonDest,
5239                      DefaultResultsList, DL, TTI);
5240
5241   bool NeedMask = (TableHasHoles && !HasDefaultResults);
5242   if (NeedMask) {
5243     // As an extra penalty for the validity test we require more cases.
5244     if (SI->getNumCases() < 4) // FIXME: Find best threshold value (benchmark).
5245       return false;
5246     if (!DL.fitsInLegalInteger(TableSize))
5247       return false;
5248   }
5249
5250   for (const auto &I : DefaultResultsList) {
5251     PHINode *PHI = I.first;
5252     Constant *Result = I.second;
5253     DefaultResults[PHI] = Result;
5254   }
5255
5256   if (!ShouldBuildLookupTable(SI, TableSize, TTI, DL, ResultTypes))
5257     return false;
5258
5259   // Create the BB that does the lookups.
5260   Module &Mod = *CommonDest->getParent()->getParent();
5261   BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(
5262       Mod.getContext(), "switch.lookup", CommonDest->getParent(), CommonDest);
5263
5264   // Compute the table index value.
5265   Builder.SetInsertPoint(SI);
5266   Value *TableIndex =
5267       Builder.CreateSub(SI->getCondition(), MinCaseVal, "switch.tableidx");
5268
5269   // Compute the maximum table size representable by the integer type we are
5270   // switching upon.
5271   unsigned CaseSize = MinCaseVal->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5272   uint64_t MaxTableSize = CaseSize > 63 ? UINT64_MAX : 1ULL << CaseSize;
5273   assert(MaxTableSize >= TableSize &&
5274          "It is impossible for a switch to have more entries than the max "
5275          "representable value of its input integer type's size.");
5276
5277   // If the default destination is unreachable, or if the lookup table covers
5278   // all values of the conditional variable, branch directly to the lookup table
5279   // BB. Otherwise, check that the condition is within the case range.
5280   const bool DefaultIsReachable =
5281       !isa<UnreachableInst>(SI->getDefaultDest()->getFirstNonPHIOrDbg());
5282   const bool GeneratingCoveredLookupTable = (MaxTableSize == TableSize);
5283   BranchInst *RangeCheckBranch = nullptr;
5284
5285   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5286     Builder.CreateBr(LookupBB);
5287     // Note: We call removeProdecessor later since we need to be able to get the
5288     // PHI value for the default case in case we're using a bit mask.
5289   } else {
5290     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(
5291         TableIndex, ConstantInt::get(MinCaseVal->getType(), TableSize));
5292     RangeCheckBranch =
5293         Builder.CreateCondBr(Cmp, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5294   }
5295
5296   // Populate the BB that does the lookups.
5297   Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5298
5299   if (NeedMask) {
5300     // Before doing the lookup we do the hole check.
5301     // The LookupBB is therefore re-purposed to do the hole check
5302     // and we create a new LookupBB.
5303     BasicBlock *MaskBB = LookupBB;
5304     MaskBB->setName("switch.hole_check");
5305     LookupBB = BasicBlock::Create(Mod.getContext(), "switch.lookup",
5306                                   CommonDest->getParent(), CommonDest);
5307
5308     // Make the mask's bitwidth at least 8bit and a power-of-2 to avoid
5309     // unnecessary illegal types.
5310     uint64_t TableSizePowOf2 = NextPowerOf2(std::max(7ULL, TableSize - 1ULL));
5311     APInt MaskInt(TableSizePowOf2, 0);
5312     APInt One(TableSizePowOf2, 1);
5313     // Build bitmask; fill in a 1 bit for every case.
5314     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHIs[0]];
5315     for (size_t I = 0, E = ResultList.size(); I != E; ++I) {
5316       uint64_t Idx = (ResultList[I].first->getValue() - MinCaseVal->getValue())
5317                          .getLimitedValue();
5318       MaskInt |= One << Idx;
5319     }
5320     ConstantInt *TableMask = ConstantInt::get(Mod.getContext(), MaskInt);
5321
5322     // Get the TableIndex'th bit of the bitmask.
5323     // If this bit is 0 (meaning hole) jump to the default destination,
5324     // else continue with table lookup.
5325     IntegerType *MapTy = TableMask->getType();
5326     Value *MaskIndex =
5327         Builder.CreateZExtOrTrunc(TableIndex, MapTy, "switch.maskindex");
5328     Value *Shifted = Builder.CreateLShr(TableMask, MaskIndex, "switch.shifted");
5329     Value *LoBit = Builder.CreateTrunc(
5330         Shifted, Type::getInt1Ty(Mod.getContext()), "switch.lobit");
5331     Builder.CreateCondBr(LoBit, LookupBB, SI->getDefaultDest());
5332
5333     Builder.SetInsertPoint(LookupBB);
5334     AddPredecessorToBlock(SI->getDefaultDest(), MaskBB, SI->getParent());
5335   }
5336
5337   if (!DefaultIsReachable || GeneratingCoveredLookupTable) {
5338     // We cached PHINodes in PHIs, to avoid accessing deleted PHINodes later,
5339     // do not delete PHINodes here.
5340     SI->getDefaultDest()->removePredecessor(SI->getParent(),
5341                                             /*DontDeleteUselessPHIs=*/true);
5342   }
5343
5344   bool ReturnedEarly = false;
5345   for (size_t I = 0, E = PHIs.size(); I != E; ++I) {
5346     PHINode *PHI = PHIs[I];
5347     const ResultListTy &ResultList = ResultLists[PHI];
5348
5349     // If using a bitmask, use any value to fill the lookup table holes.
5350     Constant *DV = NeedMask ? ResultLists[PHI][0].second : DefaultResults[PHI];
5351     SwitchLookupTable Table(Mod, TableSize, MinCaseVal, ResultList, DV, DL);
5352
5353     Value *Result = Table.BuildLookup(TableIndex, Builder);
5354
5355     // If the result is used to return immediately from the function, we want to
5356     // do that right here.
5357     if (PHI->hasOneUse() && isa<ReturnInst>(*PHI->user_begin()) &&
5358         PHI->user_back() == CommonDest->getFirstNonPHIOrDbg()) {
5359       Builder.CreateRet(Result);
5360       ReturnedEarly = true;
5361       break;
5362     }
5363
5364     // Do a small peephole optimization: re-use the switch table compare if
5365     // possible.
5366     if (!TableHasHoles && HasDefaultResults && RangeCheckBranch) {
5367       BasicBlock *PhiBlock = PHI->getParent();
5368       // Search for compare instructions which use the phi.
5369       for (auto *User : PHI->users()) {
5370         reuseTableCompare(User, PhiBlock, RangeCheckBranch, DV, ResultList);
5371       }
5372     }
5373
5374     PHI->addIncoming(Result, LookupBB);
5375   }
5376
5377   if (!ReturnedEarly)
5378     Builder.CreateBr(CommonDest);
5379
5380   // Remove the switch.
5381   for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i < e; ++i) {
5382     BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
5383
5384     if (Succ == SI->getDefaultDest())
5385       continue;
5386     Succ->removePredecessor(SI->getParent());
5387   }
5388   SI->eraseFromParent();
5389
5390   ++NumLookupTables;
5391   if (NeedMask)
5392     ++NumLookupTablesHoles;
5393   return true;
5394 }
5395
5396 static bool isSwitchDense(ArrayRef<int64_t> Values) {
5397   // See also SelectionDAGBuilder::isDense(), which this function was based on.
5398   uint64_t Diff = (uint64_t)Values.back() - (uint64_t)Values.front();
5399   uint64_t Range = Diff + 1;
5400   uint64_t NumCases = Values.size();
5401   // 40% is the default density for building a jump table in optsize/minsize mode.
5402   uint64_t MinDensity = 40;
5403
5404   return NumCases * 100 >= Range * MinDensity;
5405 }
5406
5407 // Try and transform a switch that has "holes" in it to a contiguous sequence
5408 // of cases.
5409 //
5410 // A switch such as: switch(i) {case 5: case 9: case 13: case 17:} can be
5411 // range-reduced to: switch ((i-5) / 4) {case 0: case 1: case 2: case 3:}.
5412 //
5413 // This converts a sparse switch into a dense switch which allows better
5414 // lowering and could also allow transforming into a lookup table.
5415 static bool ReduceSwitchRange(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder,
5416                               const DataLayout &DL,
5417                               const TargetTransformInfo &TTI) {
5418   auto *CondTy = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5419   if (CondTy->getIntegerBitWidth() > 64 ||
5420       !DL.fitsInLegalInteger(CondTy->getIntegerBitWidth()))
5421     return false;
5422   // Only bother with this optimization if there are more than 3 switch cases;
5423   // SDAG will only bother creating jump tables for 4 or more cases.
5424   if (SI->getNumCases() < 4)
5425     return false;
5426
5427   // This transform is agnostic to the signedness of the input or case values. We
5428   // can treat the case values as signed or unsigned. We can optimize more common
5429   // cases such as a sequence crossing zero {-4,0,4,8} if we interpret case values
5430   // as signed.
5431   SmallVector<int64_t,4> Values;
5432   for (auto &C : SI->cases())
5433     Values.push_back(C.getCaseValue()->getValue().getSExtValue());
5434   std::sort(Values.begin(), Values.end());
5435
5436   // If the switch is already dense, there's nothing useful to do here.
5437   if (isSwitchDense(Values))
5438     return false;
5439
5440   // First, transform the values such that they start at zero and ascend.
5441   int64_t Base = Values[0];
5442   for (auto &V : Values)
5443     V -= Base;
5444
5445   // Now we have signed numbers that have been shifted so that, given enough
5446   // precision, there are no negative values. Since the rest of the transform
5447   // is bitwise only, we switch now to an unsigned representation.
5448   uint64_t GCD = 0;
5449   for (auto &V : Values)
5450     GCD = GreatestCommonDivisor64(GCD, (uint64_t)V);
5451
5452   // This transform can be done speculatively because it is so cheap - it results
5453   // in a single rotate operation being inserted. This can only happen if the
5454   // factor extracted is a power of 2.
5455   // FIXME: If the GCD is an odd number we can multiply by the multiplicative
5456   // inverse of GCD and then perform this transform.
5457   // FIXME: It's possible that optimizing a switch on powers of two might also
5458   // be beneficial - flag values are often powers of two and we could use a CLZ
5459   // as the key function.
5460   if (GCD <= 1 || !isPowerOf2_64(GCD))
5461     // No common divisor found or too expensive to compute key function.
5462     return false;
5463
5464   unsigned Shift = Log2_64(GCD);
5465   for (auto &V : Values)
5466     V = (int64_t)((uint64_t)V >> Shift);
5467
5468   if (!isSwitchDense(Values))
5469     // Transform didn't create a dense switch.
5470     return false;
5471
5472   // The obvious transform is to shift the switch condition right and emit a
5473   // check that the condition actually cleanly divided by GCD, i.e.
5474   //   C & (1 << Shift - 1) == 0
5475   // inserting a new CFG edge to handle the case where it didn't divide cleanly.
5476   //
5477   // A cheaper way of doing this is a simple ROTR(C, Shift). This performs the
5478   // shift and puts the shifted-off bits in the uppermost bits. If any of these
5479   // are nonzero then the switch condition will be very large and will hit the
5480   // default case.
5481
5482   auto *Ty = cast<IntegerType>(SI->getCondition()->getType());
5483   Builder.SetInsertPoint(SI);
5484   auto *ShiftC = ConstantInt::get(Ty, Shift);
5485   auto *Sub = Builder.CreateSub(SI->getCondition(), ConstantInt::get(Ty, Base));
5486   auto *LShr = Builder.CreateLShr(Sub, ShiftC);
5487   auto *Shl = Builder.CreateShl(Sub, Ty->getBitWidth() - Shift);
5488   auto *Rot = Builder.CreateOr(LShr, Shl);
5489   SI->replaceUsesOfWith(SI->getCondition(), Rot);
5490
5491   for (SwitchInst::CaseIt C = SI->case_begin(), E = SI->case_end(); C != E;
5492        ++C) {
5493     auto *Orig = C.getCaseValue();
5494     auto Sub = Orig->getValue() - APInt(Ty->getBitWidth(), Base);
5495     C.setValue(
5496         cast<ConstantInt>(ConstantInt::get(Ty, Sub.lshr(ShiftC->getValue()))));
5497   }
5498   return true;
5499 }
5500
5501 bool SimplifyCFGOpt::SimplifySwitch(SwitchInst *SI, IRBuilder<> &Builder) {
5502   BasicBlock *BB = SI->getParent();
5503
5504   if (isValueEqualityComparison(SI)) {
5505     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5506     // see if that predecessor totally determines the outcome of this switch.
5507     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5508       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(SI, OnlyPred, Builder))
5509         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5510
5511     Value *Cond = SI->getCondition();
5512     if (SelectInst *Select = dyn_cast<SelectInst>(Cond))
5513       if (SimplifySwitchOnSelect(SI, Select))
5514         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5515
5516     // If the block only contains the switch, see if we can fold the block
5517     // away into any preds.
5518     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
5519     // Ignore dbg intrinsics.
5520     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
5521       ++BBI;
5522     if (SI == &*BBI)
5523       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(SI, Builder))
5524         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5525   }
5526
5527   // Try to transform the switch into an icmp and a branch.
5528   if (TurnSwitchRangeIntoICmp(SI, Builder))
5529     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5530
5531   // Remove unreachable cases.
5532   if (EliminateDeadSwitchCases(SI, AC, DL))
5533     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5534
5535   if (SwitchToSelect(SI, Builder, AC, DL, TTI))
5536     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5537
5538   if (ForwardSwitchConditionToPHI(SI))
5539     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5540
5541   if (SwitchToLookupTable(SI, Builder, DL, TTI))
5542     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5543
5544   if (ReduceSwitchRange(SI, Builder, DL, TTI))
5545     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5546
5547   return false;
5548 }
5549
5550 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyIndirectBr(IndirectBrInst *IBI) {
5551   BasicBlock *BB = IBI->getParent();
5552   bool Changed = false;
5553
5554   // Eliminate redundant destinations.
5555   SmallPtrSet<Value *, 8> Succs;
5556   for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
5557     BasicBlock *Dest = IBI->getDestination(i);
5558     if (!Dest->hasAddressTaken() || !Succs.insert(Dest).second) {
5559       Dest->removePredecessor(BB);
5560       IBI->removeDestination(i);
5561       --i;
5562       --e;
5563       Changed = true;
5564     }
5565   }
5566
5567   if (IBI->getNumDestinations() == 0) {
5568     // If the indirectbr has no successors, change it to unreachable.
5569     new UnreachableInst(IBI->getContext(), IBI);
5570     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5571     return true;
5572   }
5573
5574   if (IBI->getNumDestinations() == 1) {
5575     // If the indirectbr has one successor, change it to a direct branch.
5576     BranchInst::Create(IBI->getDestination(0), IBI);
5577     EraseTerminatorInstAndDCECond(IBI);
5578     return true;
5579   }
5580
5581   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(IBI->getAddress())) {
5582     if (SimplifyIndirectBrOnSelect(IBI, SI))
5583       return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5584   }
5585   return Changed;
5586 }
5587
5588 /// Given an block with only a single landing pad and a unconditional branch
5589 /// try to find another basic block which this one can be merged with.  This
5590 /// handles cases where we have multiple invokes with unique landing pads, but
5591 /// a shared handler.
5592 ///
5593 /// We specifically choose to not worry about merging non-empty blocks
5594 /// here.  That is a PRE/scheduling problem and is best solved elsewhere.  In
5595 /// practice, the optimizer produces empty landing pad blocks quite frequently
5596 /// when dealing with exception dense code.  (see: instcombine, gvn, if-else
5597 /// sinking in this file)
5598 ///
5599 /// This is primarily a code size optimization.  We need to avoid performing
5600 /// any transform which might inhibit optimization (such as our ability to
5601 /// specialize a particular handler via tail commoning).  We do this by not
5602 /// merging any blocks which require us to introduce a phi.  Since the same
5603 /// values are flowing through both blocks, we don't loose any ability to
5604 /// specialize.  If anything, we make such specialization more likely.
5605 ///
5606 /// TODO - This transformation could remove entries from a phi in the target
5607 /// block when the inputs in the phi are the same for the two blocks being
5608 /// merged.  In some cases, this could result in removal of the PHI entirely.
5609 static bool TryToMergeLandingPad(LandingPadInst *LPad, BranchInst *BI,
5610                                  BasicBlock *BB) {
5611   auto Succ = BB->getUniqueSuccessor();
5612   assert(Succ);
5613   // If there's a phi in the successor block, we'd likely have to introduce
5614   // a phi into the merged landing pad block.
5615   if (isa<PHINode>(*Succ->begin()))
5616     return false;
5617
5618   for (BasicBlock *OtherPred : predecessors(Succ)) {
5619     if (BB == OtherPred)
5620       continue;
5621     BasicBlock::iterator I = OtherPred->begin();
5622     LandingPadInst *LPad2 = dyn_cast<LandingPadInst>(I);
5623     if (!LPad2 || !LPad2->isIdenticalTo(LPad))
5624       continue;
5625     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5626     }
5627     BranchInst *BI2 = dyn_cast<BranchInst>(I);
5628     if (!BI2 || !BI2->isIdenticalTo(BI))
5629       continue;
5630
5631     // We've found an identical block.  Update our predecessors to take that
5632     // path instead and make ourselves dead.
5633     SmallSet<BasicBlock *, 16> Preds;
5634     Preds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
5635     for (BasicBlock *Pred : Preds) {
5636       InvokeInst *II = cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator());
5637       assert(II->getNormalDest() != BB && II->getUnwindDest() == BB &&
5638              "unexpected successor");
5639       II->setUnwindDest(OtherPred);
5640     }
5641
5642     // The debug info in OtherPred doesn't cover the merged control flow that
5643     // used to go through BB.  We need to delete it or update it.
5644     for (auto I = OtherPred->begin(), E = OtherPred->end(); I != E;) {
5645       Instruction &Inst = *I;
5646       I++;
5647       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
5648         Inst.eraseFromParent();
5649     }
5650
5651     SmallSet<BasicBlock *, 16> Succs;
5652     Succs.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
5653     for (BasicBlock *Succ : Succs) {
5654       Succ->removePredecessor(BB);
5655     }
5656
5657     IRBuilder<> Builder(BI);
5658     Builder.CreateUnreachable();
5659     BI->eraseFromParent();
5660     return true;
5661   }
5662   return false;
5663 }
5664
5665 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyUncondBranch(BranchInst *BI,
5666                                           IRBuilder<> &Builder) {
5667   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5668
5669   if (SinkCommon && SinkThenElseCodeToEnd(BI))
5670     return true;
5671
5672   // If the Terminator is the only non-phi instruction, simplify the block.
5673   // if LoopHeader is provided, check if the block is a loop header
5674   // (This is for early invocations before loop simplify and vectorization
5675   // to keep canonical loop forms for nested loops.
5676   // These blocks can be eliminated when the pass is invoked later
5677   // in the back-end.)
5678   BasicBlock::iterator I = BB->getFirstNonPHIOrDbg()->getIterator();
5679   if (I->isTerminator() && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
5680       (!LoopHeaders || !LoopHeaders->count(BB)) &&
5681       TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB))
5682     return true;
5683
5684   // If the only instruction in the block is a seteq/setne comparison
5685   // against a constant, try to simplify the block.
5686   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I))
5687     if (ICI->isEquality() && isa<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
5688       for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I)
5689         ;
5690       if (I->isTerminator() &&
5691           TryToSimplifyUncondBranchWithICmpInIt(ICI, Builder, DL, TTI,
5692                                                 BonusInstThreshold, AC))
5693         return true;
5694     }
5695
5696   // See if we can merge an empty landing pad block with another which is
5697   // equivalent.
5698   if (LandingPadInst *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(I)) {
5699     for (++I; isa<DbgInfoIntrinsic>(I); ++I) {
5700     }
5701     if (I->isTerminator() && TryToMergeLandingPad(LPad, BI, BB))
5702       return true;
5703   }
5704
5705   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5706   // branches to us and our successor, fold the comparison into the
5707   // predecessor and use logical operations to update the incoming value
5708   // for PHI nodes in common successor.
5709   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5710     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5711   return false;
5712 }
5713
5714 static BasicBlock *allPredecessorsComeFromSameSource(BasicBlock *BB) {
5715   BasicBlock *PredPred = nullptr;
5716   for (auto *P : predecessors(BB)) {
5717     BasicBlock *PPred = P->getSinglePredecessor();
5718     if (!PPred || (PredPred && PredPred != PPred))
5719       return nullptr;
5720     PredPred = PPred;
5721   }
5722   return PredPred;
5723 }
5724
5725 bool SimplifyCFGOpt::SimplifyCondBranch(BranchInst *BI, IRBuilder<> &Builder) {
5726   BasicBlock *BB = BI->getParent();
5727
5728   // Conditional branch
5729   if (isValueEqualityComparison(BI)) {
5730     // If we only have one predecessor, and if it is a branch on this value,
5731     // see if that predecessor totally determines the outcome of this
5732     // switch.
5733     if (BasicBlock *OnlyPred = BB->getSinglePredecessor())
5734       if (SimplifyEqualityComparisonWithOnlyPredecessor(BI, OnlyPred, Builder))
5735         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5736
5737     // This block must be empty, except for the setcond inst, if it exists.
5738     // Ignore dbg intrinsics.
5739     BasicBlock::iterator I = BB->begin();
5740     // Ignore dbg intrinsics.
5741     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5742       ++I;
5743     if (&*I == BI) {
5744       if (FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5745         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5746     } else if (&*I == cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
5747       ++I;
5748       // Ignore dbg intrinsics.
5749       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
5750         ++I;
5751       if (&*I == BI && FoldValueComparisonIntoPredecessors(BI, Builder))
5752         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5753     }
5754   }
5755
5756   // Try to turn "br (X == 0 | X == 1), T, F" into a switch instruction.
5757   if (SimplifyBranchOnICmpChain(BI, Builder, DL))
5758     return true;
5759
5760   // If this basic block has a single dominating predecessor block and the
5761   // dominating block's condition implies BI's condition, we know the direction
5762   // of the BI branch.
5763   if (BasicBlock *Dom = BB->getSinglePredecessor()) {
5764     auto *PBI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(Dom->getTerminator());
5765     if (PBI && PBI->isConditional() &&
5766         PBI->getSuccessor(0) != PBI->getSuccessor(1) &&
5767         (PBI->getSuccessor(0) == BB || PBI->getSuccessor(1) == BB)) {
5768       bool CondIsFalse = PBI->getSuccessor(1) == BB;
5769       Optional<bool> Implication = isImpliedCondition(
5770           PBI->getCondition(), BI->getCondition(), DL, CondIsFalse);
5771       if (Implication) {
5772         // Turn this into a branch on constant.
5773         auto *OldCond = BI->getCondition();
5774         ConstantInt *CI = *Implication
5775                               ? ConstantInt::getTrue(BB->getContext())
5776                               : ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
5777         BI->setCondition(CI);
5778         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldCond);
5779         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5780       }
5781     }
5782   }
5783
5784   // If this basic block is ONLY a compare and a branch, and if a predecessor
5785   // branches to us and one of our successors, fold the comparison into the
5786   // predecessor and use logical operations to pick the right destination.
5787   if (FoldBranchToCommonDest(BI, BonusInstThreshold))
5788     return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5789
5790   // We have a conditional branch to two blocks that are only reachable
5791   // from BI.  We know that the condbr dominates the two blocks, so see if
5792   // there is any identical code in the "then" and "else" blocks.  If so, we
5793   // can hoist it up to the branching block.
5794   if (BI->getSuccessor(0)->getSinglePredecessor()) {
5795     if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5796       if (HoistThenElseCodeToIf(BI, TTI))
5797         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5798     } else {
5799       // If Successor #1 has multiple preds, we may be able to conditionally
5800       // execute Successor #0 if it branches to Successor #1.
5801       TerminatorInst *Succ0TI = BI->getSuccessor(0)->getTerminator();
5802       if (Succ0TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5803           Succ0TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(1))
5804         if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(0), TTI))
5805           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5806     }
5807   } else if (BI->getSuccessor(1)->getSinglePredecessor()) {
5808     // If Successor #0 has multiple preds, we may be able to conditionally
5809     // execute Successor #1 if it branches to Successor #0.
5810     TerminatorInst *Succ1TI = BI->getSuccessor(1)->getTerminator();
5811     if (Succ1TI->getNumSuccessors() == 1 &&
5812         Succ1TI->getSuccessor(0) == BI->getSuccessor(0))
5813       if (SpeculativelyExecuteBB(BI, BI->getSuccessor(1), TTI))
5814         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5815   }
5816
5817   // If this is a branch on a phi node in the current block, thread control
5818   // through this block if any PHI node entries are constants.
5819   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI->getCondition()))
5820     if (PN->getParent() == BI->getParent())
5821       if (FoldCondBranchOnPHI(BI, DL))
5822         return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5823
5824   // Scan predecessor blocks for conditional branches.
5825   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
5826     if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>((*PI)->getTerminator()))
5827       if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5828         if (SimplifyCondBranchToCondBranch(PBI, BI, DL))
5829           return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5830
5831   // Look for diamond patterns.
5832   if (MergeCondStores)
5833     if (BasicBlock *PrevBB = allPredecessorsComeFromSameSource(BB))
5834       if (BranchInst *PBI = dyn_cast<BranchInst>(PrevBB->getTerminator()))
5835         if (PBI != BI && PBI->isConditional())
5836           if (mergeConditionalStores(PBI, BI))
5837             return SimplifyCFG(BB, TTI, BonusInstThreshold, AC) | true;
5838
5839   return false;
5840 }
5841
5842 /// Check if passing a value to an instruction will cause undefined behavior.
5843 static bool passingValueIsAlwaysUndefined(Value *V, Instruction *I) {
5844   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
5845   if (!C)
5846     return false;
5847
5848   if (I->use_empty())
5849     return false;
5850
5851   if (C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C)) {
5852     // Only look at the first use, avoid hurting compile time with long uselists
5853     User *Use = *I->user_begin();
5854
5855     // Now make sure that there are no instructions in between that can alter
5856     // control flow (eg. calls)
5857     for (BasicBlock::iterator
5858              i = ++BasicBlock::iterator(I),
5859              UI = BasicBlock::iterator(dyn_cast<Instruction>(Use));
5860          i != UI; ++i)
5861       if (i == I->getParent()->end() || i->mayHaveSideEffects())
5862         return false;
5863
5864     // Look through GEPs. A load from a GEP derived from NULL is still undefined
5865     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Use))
5866       if (GEP->getPointerOperand() == I)
5867         return passingValueIsAlwaysUndefined(V, GEP);
5868
5869     // Look through bitcasts.
5870     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Use))
5871       return passingValueIsAlwaysUndefined(V, BC);
5872
5873     // Load from null is undefined.
5874     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Use))
5875       if (!LI->isVolatile())
5876         return LI->getPointerAddressSpace() == 0;
5877
5878     // Store to null is undefined.
5879     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Use))
5880       if (!SI->isVolatile())
5881         return SI->getPointerAddressSpace() == 0 &&
5882                SI->getPointerOperand() == I;
5883
5884     // A call to null is undefined.
5885     if (auto CS = CallSite(Use))
5886       return CS.getCalledValue() == I;
5887   }
5888   return false;
5889 }
5890
5891 /// If BB has an incoming value that will always trigger undefined behavior
5892 /// (eg. null pointer dereference), remove the branch leading here.
5893 static bool removeUndefIntroducingPredecessor(BasicBlock *BB) {
5894   for (BasicBlock::iterator i = BB->begin();
5895        PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(i); ++i)
5896     for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5897       if (passingValueIsAlwaysUndefined(PHI->getIncomingValue(i), PHI)) {
5898         TerminatorInst *T = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
5899         IRBuilder<> Builder(T);
5900         if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
5901           BB->removePredecessor(PHI->getIncomingBlock(i));
5902           // Turn uncoditional branches into unreachables and remove the dead
5903           // destination from conditional branches.
5904           if (BI->isUnconditional())
5905             Builder.CreateUnreachable();
5906           else
5907             Builder.CreateBr(BI->getSuccessor(0) == BB ? BI->getSuccessor(1)
5908                                                        : BI->getSuccessor(0));
5909           BI->eraseFromParent();
5910           return true;
5911         }
5912         // TODO: SwitchInst.
5913       }
5914
5915   return false;
5916 }
5917
5918 bool SimplifyCFGOpt::run(BasicBlock *BB) {
5919   bool Changed = false;
5920
5921   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
5922   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
5923
5924   // Remove basic blocks that have no predecessors (except the entry block)...
5925   // or that just have themself as a predecessor.  These are unreachable.
5926   if ((pred_empty(BB) && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) ||
5927       BB->getSinglePredecessor() == BB) {
5928     DEBUG(dbgs() << "Removing BB: \n" << *BB);
5929     DeleteDeadBlock(BB);
5930     return true;
5931   }
5932
5933   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
5934   // away...
5935   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
5936
5937   // Check for and eliminate duplicate PHI nodes in this block.
5938   Changed |= EliminateDuplicatePHINodes(BB);
5939
5940   // Check for and remove branches that will always cause undefined behavior.
5941   Changed |= removeUndefIntroducingPredecessor(BB);
5942
5943   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
5944   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
5945   // if there are no PHI nodes.
5946   //
5947   if (MergeBlockIntoPredecessor(BB))
5948     return true;
5949
5950   IRBuilder<> Builder(BB);
5951
5952   // If there is a trivial two-entry PHI node in this basic block, and we can
5953   // eliminate it, do so now.
5954   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
5955     if (PN->getNumIncomingValues() == 2)
5956       Changed |= FoldTwoEntryPHINode(PN, TTI, DL);
5957
5958   Builder.SetInsertPoint(BB->getTerminator());
5959   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
5960     if (BI->isUnconditional()) {
5961       if (SimplifyUncondBranch(BI, Builder))
5962         return true;
5963     } else {
5964       if (SimplifyCondBranch(BI, Builder))
5965         return true;
5966     }
5967   } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5968     if (SimplifyReturn(RI, Builder))
5969       return true;
5970   } else if (ResumeInst *RI = dyn_cast<ResumeInst>(BB->getTerminator())) {
5971     if (SimplifyResume(RI, Builder))
5972       return true;
5973   } else if (CleanupReturnInst *RI =
5974                  dyn_cast<CleanupReturnInst>(BB->getTerminator())) {
5975     if (SimplifyCleanupReturn(RI))
5976       return true;
5977   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator())) {
5978     if (SimplifySwitch(SI, Builder))
5979       return true;
5980   } else if (UnreachableInst *UI =
5981                  dyn_cast<UnreachableInst>(BB->getTerminator())) {
5982     if (SimplifyUnreachable(UI))
5983       return true;
5984   } else if (IndirectBrInst *IBI =
5985                  dyn_cast<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
5986     if (SimplifyIndirectBr(IBI))
5987       return true;
5988   }
5989
5990   return Changed;
5991 }
5992
5993 /// This function is used to do simplification of a CFG.
5994 /// For example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop,
5995 /// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
5996 /// of the CFG.  It returns true if a modification was made.
5997 ///
5998 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB, const TargetTransformInfo &TTI,
5999                        unsigned BonusInstThreshold, AssumptionCache *AC,
6000                        SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> *LoopHeaders) {
6001   return SimplifyCFGOpt(TTI, BB->getModule()->getDataLayout(),
6002                         BonusInstThreshold, AC, LoopHeaders)
6003       .run(BB);
6004 }