]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/LoopUnswitch.cpp
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / LoopUnswitch.cpp
1 //===-- LoopUnswitch.cpp - Hoist loop-invariant conditionals in loop ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass transforms loops that contain branches on loop-invariant conditions
11 // to have multiple loops.  For example, it turns the left into the right code:
12 //
13 //  for (...)                  if (lic)
14 //    A                          for (...)
15 //    if (lic)                     A; B; C
16 //      B                      else
17 //    C                          for (...)
18 //                                 A; C
19 //
20 // This can increase the size of the code exponentially (doubling it every time
21 // a loop is unswitched) so we only unswitch if the resultant code will be
22 // smaller than a threshold.
23 //
24 // This pass expects LICM to be run before it to hoist invariant conditions out
25 // of the loop, to make the unswitching opportunity obvious.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #define DEBUG_TYPE "loop-unswitch"
30 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
31 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
35 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
36 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
37 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
38 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
39 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
40 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
41 #include "llvm/IR/Constants.h"
42 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
43 #include "llvm/IR/Function.h"
44 #include "llvm/IR/Instructions.h"
45 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
46 #include "llvm/Support/Debug.h"
47 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
50 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
51 #include <algorithm>
52 #include <map>
53 #include <set>
54 using namespace llvm;
55
56 STATISTIC(NumBranches, "Number of branches unswitched");
57 STATISTIC(NumSwitches, "Number of switches unswitched");
58 STATISTIC(NumSelects , "Number of selects unswitched");
59 STATISTIC(NumTrivial , "Number of unswitches that are trivial");
60 STATISTIC(NumSimplify, "Number of simplifications of unswitched code");
61 STATISTIC(TotalInsts,  "Total number of instructions analyzed");
62
63 // The specific value of 100 here was chosen based only on intuition and a
64 // few specific examples.
65 static cl::opt<unsigned>
66 Threshold("loop-unswitch-threshold", cl::desc("Max loop size to unswitch"),
67           cl::init(100), cl::Hidden);
68
69 namespace {
70
71   class LUAnalysisCache {
72
73     typedef DenseMap<const SwitchInst*, SmallPtrSet<const Value *, 8> >
74       UnswitchedValsMap;
75
76     typedef UnswitchedValsMap::iterator UnswitchedValsIt;
77
78     struct LoopProperties {
79       unsigned CanBeUnswitchedCount;
80       unsigned SizeEstimation;
81       UnswitchedValsMap UnswitchedVals;
82     };
83
84     // Here we use std::map instead of DenseMap, since we need to keep valid
85     // LoopProperties pointer for current loop for better performance.
86     typedef std::map<const Loop*, LoopProperties> LoopPropsMap;
87     typedef LoopPropsMap::iterator LoopPropsMapIt;
88
89     LoopPropsMap LoopsProperties;
90     UnswitchedValsMap* CurLoopInstructions;
91     LoopProperties* CurrentLoopProperties;
92
93     // Max size of code we can produce on remained iterations.
94     unsigned MaxSize;
95
96     public:
97
98       LUAnalysisCache() :
99         CurLoopInstructions(NULL), CurrentLoopProperties(NULL),
100         MaxSize(Threshold)
101       {}
102
103       // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
104       // it. Returns true if we can unswitch this loop.
105       bool countLoop(const Loop* L, const TargetTransformInfo &TTI);
106
107       // Clean all data related to given loop.
108       void forgetLoop(const Loop* L);
109
110       // Mark case value as unswitched.
111       // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
112       // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
113       void setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
114
115       // Check was this case value unswitched before or not.
116       bool isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V);
117
118       // Clone all loop-unswitch related loop properties.
119       // Redistribute unswitching quotas.
120       // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
121       void cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
122                      const ValueToValueMapTy& VMap);
123   };
124
125   class LoopUnswitch : public LoopPass {
126     LoopInfo *LI;  // Loop information
127     LPPassManager *LPM;
128
129     // LoopProcessWorklist - Used to check if second loop needs processing
130     // after RewriteLoopBodyWithConditionConstant rewrites first loop.
131     std::vector<Loop*> LoopProcessWorklist;
132
133     LUAnalysisCache BranchesInfo;
134
135     bool OptimizeForSize;
136     bool redoLoop;
137
138     Loop *currentLoop;
139     DominatorTree *DT;
140     BasicBlock *loopHeader;
141     BasicBlock *loopPreheader;
142
143     // LoopBlocks contains all of the basic blocks of the loop, including the
144     // preheader of the loop, the body of the loop, and the exit blocks of the
145     // loop, in that order.
146     std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
147     // NewBlocks contained cloned copy of basic blocks from LoopBlocks.
148     std::vector<BasicBlock*> NewBlocks;
149
150   public:
151     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
152     explicit LoopUnswitch(bool Os = false) :
153       LoopPass(ID), OptimizeForSize(Os), redoLoop(false),
154       currentLoop(NULL), DT(NULL), loopHeader(NULL),
155       loopPreheader(NULL) {
156         initializeLoopUnswitchPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
157       }
158
159     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
160     bool processCurrentLoop();
161
162     /// This transformation requires natural loop information & requires that
163     /// loop preheaders be inserted into the CFG.
164     ///
165     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
166       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
167       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
168       AU.addRequired<LoopInfo>();
169       AU.addPreserved<LoopInfo>();
170       AU.addRequiredID(LCSSAID);
171       AU.addPreservedID(LCSSAID);
172       AU.addPreserved<DominatorTree>();
173       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
174       AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
175     }
176
177   private:
178
179     virtual void releaseMemory() {
180       BranchesInfo.forgetLoop(currentLoop);
181     }
182
183     /// RemoveLoopFromWorklist - If the specified loop is on the loop worklist,
184     /// remove it.
185     void RemoveLoopFromWorklist(Loop *L) {
186       std::vector<Loop*>::iterator I = std::find(LoopProcessWorklist.begin(),
187                                                  LoopProcessWorklist.end(), L);
188       if (I != LoopProcessWorklist.end())
189         LoopProcessWorklist.erase(I);
190     }
191
192     void initLoopData() {
193       loopHeader = currentLoop->getHeader();
194       loopPreheader = currentLoop->getLoopPreheader();
195     }
196
197     /// Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.
198     /// Update the appropriate Phi nodes as we do so.
199     void SplitExitEdges(Loop *L, const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks);
200
201     bool UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val);
202     void UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond, Constant *Val,
203                                   BasicBlock *ExitBlock);
204     void UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *OnVal, Loop *L);
205
206     void RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
207                                               Constant *Val, bool isEqual);
208
209     void EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
210                                         BasicBlock *TrueDest,
211                                         BasicBlock *FalseDest,
212                                         Instruction *InsertPt);
213
214     void SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L);
215     void RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
216                            std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *l);
217     void RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L);
218     bool IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val = 0,
219                                     BasicBlock **LoopExit = 0);
220
221   };
222 }
223
224 // Analyze loop. Check its size, calculate is it possible to unswitch
225 // it. Returns true if we can unswitch this loop.
226 bool LUAnalysisCache::countLoop(const Loop *L, const TargetTransformInfo &TTI) {
227
228   std::pair<LoopPropsMapIt, bool> InsertRes =
229       LoopsProperties.insert(std::make_pair(L, LoopProperties()));
230
231   LoopProperties& Props = InsertRes.first->second;
232
233   if (InsertRes.second) {
234     // New loop.
235
236     // Limit the number of instructions to avoid causing significant code
237     // expansion, and the number of basic blocks, to avoid loops with
238     // large numbers of branches which cause loop unswitching to go crazy.
239     // This is a very ad-hoc heuristic.
240
241     // FIXME: This is overly conservative because it does not take into
242     // consideration code simplification opportunities and code that can
243     // be shared by the resultant unswitched loops.
244     CodeMetrics Metrics;
245     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(),
246            E = L->block_end();
247          I != E; ++I)
248       Metrics.analyzeBasicBlock(*I, TTI);
249
250     Props.SizeEstimation = std::min(Metrics.NumInsts, Metrics.NumBlocks * 5);
251     Props.CanBeUnswitchedCount = MaxSize / (Props.SizeEstimation);
252     MaxSize -= Props.SizeEstimation * Props.CanBeUnswitchedCount;
253
254     if (Metrics.notDuplicatable) {
255       DEBUG(dbgs() << "NOT unswitching loop %"
256             << L->getHeader()->getName() << ", contents cannot be "
257             << "duplicated!\n");
258       return false;
259     }
260   }
261
262   if (!Props.CanBeUnswitchedCount) {
263     DEBUG(dbgs() << "NOT unswitching loop %"
264           << L->getHeader()->getName() << ", cost too high: "
265           << L->getBlocks().size() << "\n");
266
267     return false;
268   }
269
270   // Be careful. This links are good only before new loop addition.
271   CurrentLoopProperties = &Props;
272   CurLoopInstructions = &Props.UnswitchedVals;
273
274   return true;
275 }
276
277 // Clean all data related to given loop.
278 void LUAnalysisCache::forgetLoop(const Loop* L) {
279
280   LoopPropsMapIt LIt = LoopsProperties.find(L);
281
282   if (LIt != LoopsProperties.end()) {
283     LoopProperties& Props = LIt->second;
284     MaxSize += Props.CanBeUnswitchedCount * Props.SizeEstimation;
285     LoopsProperties.erase(LIt);
286   }
287
288   CurrentLoopProperties = NULL;
289   CurLoopInstructions = NULL;
290 }
291
292 // Mark case value as unswitched.
293 // Since SI instruction can be partly unswitched, in order to avoid
294 // extra unswitching in cloned loops keep track all unswitched values.
295 void LUAnalysisCache::setUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
296   (*CurLoopInstructions)[SI].insert(V);
297 }
298
299 // Check was this case value unswitched before or not.
300 bool LUAnalysisCache::isUnswitched(const SwitchInst* SI, const Value* V) {
301   return (*CurLoopInstructions)[SI].count(V);
302 }
303
304 // Clone all loop-unswitch related loop properties.
305 // Redistribute unswitching quotas.
306 // Note, that new loop data is stored inside the VMap.
307 void LUAnalysisCache::cloneData(const Loop* NewLoop, const Loop* OldLoop,
308                      const ValueToValueMapTy& VMap) {
309
310   LoopProperties& NewLoopProps = LoopsProperties[NewLoop];
311   LoopProperties& OldLoopProps = *CurrentLoopProperties;
312   UnswitchedValsMap& Insts = OldLoopProps.UnswitchedVals;
313
314   // Reallocate "can-be-unswitched quota"
315
316   --OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
317   unsigned Quota = OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount;
318   NewLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota / 2;
319   OldLoopProps.CanBeUnswitchedCount = Quota - Quota / 2;
320
321   NewLoopProps.SizeEstimation = OldLoopProps.SizeEstimation;
322
323   // Clone unswitched values info:
324   // for new loop switches we clone info about values that was
325   // already unswitched and has redundant successors.
326   for (UnswitchedValsIt I = Insts.begin(); I != Insts.end(); ++I) {
327     const SwitchInst* OldInst = I->first;
328     Value* NewI = VMap.lookup(OldInst);
329     const SwitchInst* NewInst = cast_or_null<SwitchInst>(NewI);
330     assert(NewInst && "All instructions that are in SrcBB must be in VMap.");
331
332     NewLoopProps.UnswitchedVals[NewInst] = OldLoopProps.UnswitchedVals[OldInst];
333   }
334 }
335
336 char LoopUnswitch::ID = 0;
337 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
338                       false, false)
339 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
340 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
341 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
342 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
343 INITIALIZE_PASS_END(LoopUnswitch, "loop-unswitch", "Unswitch loops",
344                       false, false)
345
346 Pass *llvm::createLoopUnswitchPass(bool Os) {
347   return new LoopUnswitch(Os);
348 }
349
350 /// FindLIVLoopCondition - Cond is a condition that occurs in L.  If it is
351 /// invariant in the loop, or has an invariant piece, return the invariant.
352 /// Otherwise, return null.
353 static Value *FindLIVLoopCondition(Value *Cond, Loop *L, bool &Changed) {
354
355   // We started analyze new instruction, increment scanned instructions counter.
356   ++TotalInsts;
357
358   // We can never unswitch on vector conditions.
359   if (Cond->getType()->isVectorTy())
360     return 0;
361
362   // Constants should be folded, not unswitched on!
363   if (isa<Constant>(Cond)) return 0;
364
365   // TODO: Handle: br (VARIANT|INVARIANT).
366
367   // Hoist simple values out.
368   if (L->makeLoopInvariant(Cond, Changed))
369     return Cond;
370
371   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond))
372     if (BO->getOpcode() == Instruction::And ||
373         BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
374       // If either the left or right side is invariant, we can unswitch on this,
375       // which will cause the branch to go away in one loop and the condition to
376       // simplify in the other one.
377       if (Value *LHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(0), L, Changed))
378         return LHS;
379       if (Value *RHS = FindLIVLoopCondition(BO->getOperand(1), L, Changed))
380         return RHS;
381     }
382
383   return 0;
384 }
385
386 bool LoopUnswitch::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM_Ref) {
387   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
388   LPM = &LPM_Ref;
389   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
390   currentLoop = L;
391   Function *F = currentLoop->getHeader()->getParent();
392   bool Changed = false;
393   do {
394     assert(currentLoop->isLCSSAForm(*DT));
395     redoLoop = false;
396     Changed |= processCurrentLoop();
397   } while(redoLoop);
398
399   if (Changed) {
400     // FIXME: Reconstruct dom info, because it is not preserved properly.
401     if (DT)
402       DT->runOnFunction(*F);
403   }
404   return Changed;
405 }
406
407 /// processCurrentLoop - Do actual work and unswitch loop if possible
408 /// and profitable.
409 bool LoopUnswitch::processCurrentLoop() {
410   bool Changed = false;
411
412   initLoopData();
413
414   // If LoopSimplify was unable to form a preheader, don't do any unswitching.
415   if (!loopPreheader)
416     return false;
417
418   // Loops with indirectbr cannot be cloned.
419   if (!currentLoop->isSafeToClone())
420     return false;
421
422   // Without dedicated exits, splitting the exit edge may fail.
423   if (!currentLoop->hasDedicatedExits())
424     return false;
425
426   LLVMContext &Context = loopHeader->getContext();
427
428   // Probably we reach the quota of branches for this loop. If so
429   // stop unswitching.
430   if (!BranchesInfo.countLoop(currentLoop, getAnalysis<TargetTransformInfo>()))
431     return false;
432
433   // Loop over all of the basic blocks in the loop.  If we find an interior
434   // block that is branching on a loop-invariant condition, we can unswitch this
435   // loop.
436   for (Loop::block_iterator I = currentLoop->block_begin(),
437          E = currentLoop->block_end(); I != E; ++I) {
438     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
439     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
440       // If this isn't branching on an invariant condition, we can't unswitch
441       // it.
442       if (BI->isConditional()) {
443         // See if this, or some part of it, is loop invariant.  If so, we can
444         // unswitch on it if we desire.
445         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(BI->getCondition(),
446                                                currentLoop, Changed);
447         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond,
448                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
449           ++NumBranches;
450           return true;
451         }
452       }
453     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
454       Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(),
455                                              currentLoop, Changed);
456       unsigned NumCases = SI->getNumCases();
457       if (LoopCond && NumCases) {
458         // Find a value to unswitch on:
459         // FIXME: this should chose the most expensive case!
460         // FIXME: scan for a case with a non-critical edge?
461         Constant *UnswitchVal = NULL;
462
463         // Do not process same value again and again.
464         // At this point we have some cases already unswitched and
465         // some not yet unswitched. Let's find the first not yet unswitched one.
466         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
467              i != e; ++i) {
468           Constant* UnswitchValCandidate = i.getCaseValue();
469           if (!BranchesInfo.isUnswitched(SI, UnswitchValCandidate)) {
470             UnswitchVal = UnswitchValCandidate;
471             break;
472           }
473         }
474
475         if (!UnswitchVal)
476           continue;
477
478         if (UnswitchIfProfitable(LoopCond, UnswitchVal)) {
479           ++NumSwitches;
480           return true;
481         }
482       }
483     }
484
485     // Scan the instructions to check for unswitchable values.
486     for (BasicBlock::iterator BBI = (*I)->begin(), E = (*I)->end();
487          BBI != E; ++BBI)
488       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI)) {
489         Value *LoopCond = FindLIVLoopCondition(SI->getCondition(),
490                                                currentLoop, Changed);
491         if (LoopCond && UnswitchIfProfitable(LoopCond,
492                                              ConstantInt::getTrue(Context))) {
493           ++NumSelects;
494           return true;
495         }
496       }
497   }
498   return Changed;
499 }
500
501 /// isTrivialLoopExitBlock - Check to see if all paths from BB exit the
502 /// loop with no side effects (including infinite loops).
503 ///
504 /// If true, we return true and set ExitBB to the block we
505 /// exit through.
506 ///
507 static bool isTrivialLoopExitBlockHelper(Loop *L, BasicBlock *BB,
508                                          BasicBlock *&ExitBB,
509                                          std::set<BasicBlock*> &Visited) {
510   if (!Visited.insert(BB).second) {
511     // Already visited. Without more analysis, this could indicate an infinite
512     // loop.
513     return false;
514   } else if (!L->contains(BB)) {
515     // Otherwise, this is a loop exit, this is fine so long as this is the
516     // first exit.
517     if (ExitBB != 0) return false;
518     ExitBB = BB;
519     return true;
520   }
521
522   // Otherwise, this is an unvisited intra-loop node.  Check all successors.
523   for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI) {
524     // Check to see if the successor is a trivial loop exit.
525     if (!isTrivialLoopExitBlockHelper(L, *SI, ExitBB, Visited))
526       return false;
527   }
528
529   // Okay, everything after this looks good, check to make sure that this block
530   // doesn't include any side effects.
531   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
532     if (I->mayHaveSideEffects())
533       return false;
534
535   return true;
536 }
537
538 /// isTrivialLoopExitBlock - Return true if the specified block unconditionally
539 /// leads to an exit from the specified loop, and has no side-effects in the
540 /// process.  If so, return the block that is exited to, otherwise return null.
541 static BasicBlock *isTrivialLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *BB) {
542   std::set<BasicBlock*> Visited;
543   Visited.insert(L->getHeader());  // Branches to header make infinite loops.
544   BasicBlock *ExitBB = 0;
545   if (isTrivialLoopExitBlockHelper(L, BB, ExitBB, Visited))
546     return ExitBB;
547   return 0;
548 }
549
550 /// IsTrivialUnswitchCondition - Check to see if this unswitch condition is
551 /// trivial: that is, that the condition controls whether or not the loop does
552 /// anything at all.  If this is a trivial condition, unswitching produces no
553 /// code duplications (equivalently, it produces a simpler loop and a new empty
554 /// loop, which gets deleted).
555 ///
556 /// If this is a trivial condition, return true, otherwise return false.  When
557 /// returning true, this sets Cond and Val to the condition that controls the
558 /// trivial condition: when Cond dynamically equals Val, the loop is known to
559 /// exit.  Finally, this sets LoopExit to the BB that the loop exits to when
560 /// Cond == Val.
561 ///
562 bool LoopUnswitch::IsTrivialUnswitchCondition(Value *Cond, Constant **Val,
563                                        BasicBlock **LoopExit) {
564   BasicBlock *Header = currentLoop->getHeader();
565   TerminatorInst *HeaderTerm = Header->getTerminator();
566   LLVMContext &Context = Header->getContext();
567
568   BasicBlock *LoopExitBB = 0;
569   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(HeaderTerm)) {
570     // If the header block doesn't end with a conditional branch on Cond, we
571     // can't handle it.
572     if (!BI->isConditional() || BI->getCondition() != Cond)
573       return false;
574
575     // Check to see if a successor of the branch is guaranteed to
576     // exit through a unique exit block without having any
577     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
578     // this.
579     if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
580                                              BI->getSuccessor(0)))) {
581       if (Val) *Val = ConstantInt::getTrue(Context);
582     } else if ((LoopExitBB = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
583                                                     BI->getSuccessor(1)))) {
584       if (Val) *Val = ConstantInt::getFalse(Context);
585     }
586   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(HeaderTerm)) {
587     // If this isn't a switch on Cond, we can't handle it.
588     if (SI->getCondition() != Cond) return false;
589
590     // Check to see if a successor of the switch is guaranteed to go to the
591     // latch block or exit through a one exit block without having any
592     // side-effects.  If so, determine the value of Cond that causes it to do
593     // this.
594     // Note that we can't trivially unswitch on the default case or
595     // on already unswitched cases.
596     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
597          i != e; ++i) {
598       BasicBlock* LoopExitCandidate;
599       if ((LoopExitCandidate = isTrivialLoopExitBlock(currentLoop,
600                                                i.getCaseSuccessor()))) {
601         // Okay, we found a trivial case, remember the value that is trivial.
602         ConstantInt* CaseVal = i.getCaseValue();
603
604         // Check that it was not unswitched before, since already unswitched
605         // trivial vals are looks trivial too.
606         if (BranchesInfo.isUnswitched(SI, CaseVal))
607           continue;
608         LoopExitBB = LoopExitCandidate;
609         if (Val) *Val = CaseVal;
610         break;
611       }
612     }
613   }
614
615   // If we didn't find a single unique LoopExit block, or if the loop exit block
616   // contains phi nodes, this isn't trivial.
617   if (!LoopExitBB || isa<PHINode>(LoopExitBB->begin()))
618     return false;   // Can't handle this.
619
620   if (LoopExit) *LoopExit = LoopExitBB;
621
622   // We already know that nothing uses any scalar values defined inside of this
623   // loop.  As such, we just have to check to see if this loop will execute any
624   // side-effecting instructions (e.g. stores, calls, volatile loads) in the
625   // part of the loop that the code *would* execute.  We already checked the
626   // tail, check the header now.
627   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(), E = Header->end(); I != E; ++I)
628     if (I->mayHaveSideEffects())
629       return false;
630   return true;
631 }
632
633 /// UnswitchIfProfitable - We have found that we can unswitch currentLoop when
634 /// LoopCond == Val to simplify the loop.  If we decide that this is profitable,
635 /// unswitch the loop, reprocess the pieces, then return true.
636 bool LoopUnswitch::UnswitchIfProfitable(Value *LoopCond, Constant *Val) {
637   Function *F = loopHeader->getParent();
638   Constant *CondVal = 0;
639   BasicBlock *ExitBlock = 0;
640
641   if (IsTrivialUnswitchCondition(LoopCond, &CondVal, &ExitBlock)) {
642     // If the condition is trivial, always unswitch. There is no code growth
643     // for this case.
644     UnswitchTrivialCondition(currentLoop, LoopCond, CondVal, ExitBlock);
645     return true;
646   }
647
648   // Check to see if it would be profitable to unswitch current loop.
649
650   // Do not do non-trivial unswitch while optimizing for size.
651   if (OptimizeForSize ||
652       F->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
653                                       Attribute::OptimizeForSize))
654     return false;
655
656   UnswitchNontrivialCondition(LoopCond, Val, currentLoop);
657   return true;
658 }
659
660 /// CloneLoop - Recursively clone the specified loop and all of its children,
661 /// mapping the blocks with the specified map.
662 static Loop *CloneLoop(Loop *L, Loop *PL, ValueToValueMapTy &VM,
663                        LoopInfo *LI, LPPassManager *LPM) {
664   Loop *New = new Loop();
665   LPM->insertLoop(New, PL);
666
667   // Add all of the blocks in L to the new loop.
668   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
669        I != E; ++I)
670     if (LI->getLoopFor(*I) == L)
671       New->addBasicBlockToLoop(cast<BasicBlock>(VM[*I]), LI->getBase());
672
673   // Add all of the subloops to the new loop.
674   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
675     CloneLoop(*I, New, VM, LI, LPM);
676
677   return New;
678 }
679
680 /// EmitPreheaderBranchOnCondition - Emit a conditional branch on two values
681 /// if LIC == Val, branch to TrueDst, otherwise branch to FalseDest.  Insert the
682 /// code immediately before InsertPt.
683 void LoopUnswitch::EmitPreheaderBranchOnCondition(Value *LIC, Constant *Val,
684                                                   BasicBlock *TrueDest,
685                                                   BasicBlock *FalseDest,
686                                                   Instruction *InsertPt) {
687   // Insert a conditional branch on LIC to the two preheaders.  The original
688   // code is the true version and the new code is the false version.
689   Value *BranchVal = LIC;
690   if (!isa<ConstantInt>(Val) ||
691       Val->getType() != Type::getInt1Ty(LIC->getContext()))
692     BranchVal = new ICmpInst(InsertPt, ICmpInst::ICMP_EQ, LIC, Val);
693   else if (Val != ConstantInt::getTrue(Val->getContext()))
694     // We want to enter the new loop when the condition is true.
695     std::swap(TrueDest, FalseDest);
696
697   // Insert the new branch.
698   BranchInst *BI = BranchInst::Create(TrueDest, FalseDest, BranchVal, InsertPt);
699
700   // If either edge is critical, split it. This helps preserve LoopSimplify
701   // form for enclosing loops.
702   SplitCriticalEdge(BI, 0, this, false, false, true);
703   SplitCriticalEdge(BI, 1, this, false, false, true);
704 }
705
706 /// UnswitchTrivialCondition - Given a loop that has a trivial unswitchable
707 /// condition in it (a cond branch from its header block to its latch block,
708 /// where the path through the loop that doesn't execute its body has no
709 /// side-effects), unswitch it.  This doesn't involve any code duplication, just
710 /// moving the conditional branch outside of the loop and updating loop info.
711 void LoopUnswitch::UnswitchTrivialCondition(Loop *L, Value *Cond,
712                                             Constant *Val,
713                                             BasicBlock *ExitBlock) {
714   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Trivial-Unswitch loop %"
715         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
716         << " blocks] in Function " << L->getHeader()->getParent()->getName()
717         << " on cond: " << *Val << " == " << *Cond << "\n");
718
719   // First step, split the preheader, so that we know that there is a safe place
720   // to insert the conditional branch.  We will change loopPreheader to have a
721   // conditional branch on Cond.
722   BasicBlock *NewPH = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
723
724   // Now that we have a place to insert the conditional branch, create a place
725   // to branch to: this is the exit block out of the loop that we should
726   // short-circuit to.
727
728   // Split this block now, so that the loop maintains its exit block, and so
729   // that the jump from the preheader can execute the contents of the exit block
730   // without actually branching to it (the exit block should be dominated by the
731   // loop header, not the preheader).
732   assert(!L->contains(ExitBlock) && "Exit block is in the loop?");
733   BasicBlock *NewExit = SplitBlock(ExitBlock, ExitBlock->begin(), this);
734
735   // Okay, now we have a position to branch from and a position to branch to,
736   // insert the new conditional branch.
737   EmitPreheaderBranchOnCondition(Cond, Val, NewExit, NewPH,
738                                  loopPreheader->getTerminator());
739   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(loopPreheader->getTerminator(), L);
740   loopPreheader->getTerminator()->eraseFromParent();
741
742   // We need to reprocess this loop, it could be unswitched again.
743   redoLoop = true;
744
745   // Now that we know that the loop is never entered when this condition is a
746   // particular value, rewrite the loop with this info.  We know that this will
747   // at least eliminate the old branch.
748   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, Cond, Val, false);
749   ++NumTrivial;
750 }
751
752 /// SplitExitEdges - Split all of the edges from inside the loop to their exit
753 /// blocks.  Update the appropriate Phi nodes as we do so.
754 void LoopUnswitch::SplitExitEdges(Loop *L,
755                                 const SmallVector<BasicBlock *, 8> &ExitBlocks){
756
757   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
758     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
759     SmallVector<BasicBlock *, 4> Preds(pred_begin(ExitBlock),
760                                        pred_end(ExitBlock));
761
762     // Although SplitBlockPredecessors doesn't preserve loop-simplify in
763     // general, if we call it on all predecessors of all exits then it does.
764     if (!ExitBlock->isLandingPad()) {
765       SplitBlockPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", this);
766     } else {
767       SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
768       SplitLandingPadPredecessors(ExitBlock, Preds, ".us-lcssa", ".us-lcssa",
769                                   this, NewBBs);
770     }
771   }
772 }
773
774 /// UnswitchNontrivialCondition - We determined that the loop is profitable
775 /// to unswitch when LIC equal Val.  Split it into loop versions and test the
776 /// condition outside of either loop.  Return the loops created as Out1/Out2.
777 void LoopUnswitch::UnswitchNontrivialCondition(Value *LIC, Constant *Val,
778                                                Loop *L) {
779   Function *F = loopHeader->getParent();
780   DEBUG(dbgs() << "loop-unswitch: Unswitching loop %"
781         << loopHeader->getName() << " [" << L->getBlocks().size()
782         << " blocks] in Function " << F->getName()
783         << " when '" << *Val << "' == " << *LIC << "\n");
784
785   if (ScalarEvolution *SE = getAnalysisIfAvailable<ScalarEvolution>())
786     SE->forgetLoop(L);
787
788   LoopBlocks.clear();
789   NewBlocks.clear();
790
791   // First step, split the preheader and exit blocks, and add these blocks to
792   // the LoopBlocks list.
793   BasicBlock *NewPreheader = SplitEdge(loopPreheader, loopHeader, this);
794   LoopBlocks.push_back(NewPreheader);
795
796   // We want the loop to come after the preheader, but before the exit blocks.
797   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), L->block_begin(), L->block_end());
798
799   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
800   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
801
802   // Split all of the edges from inside the loop to their exit blocks.  Update
803   // the appropriate Phi nodes as we do so.
804   SplitExitEdges(L, ExitBlocks);
805
806   // The exit blocks may have been changed due to edge splitting, recompute.
807   ExitBlocks.clear();
808   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
809
810   // Add exit blocks to the loop blocks.
811   LoopBlocks.insert(LoopBlocks.end(), ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
812
813   // Next step, clone all of the basic blocks that make up the loop (including
814   // the loop preheader and exit blocks), keeping track of the mapping between
815   // the instructions and blocks.
816   NewBlocks.reserve(LoopBlocks.size());
817   ValueToValueMapTy VMap;
818   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i != e; ++i) {
819     BasicBlock *NewBB = CloneBasicBlock(LoopBlocks[i], VMap, ".us", F);
820
821     NewBlocks.push_back(NewBB);
822     VMap[LoopBlocks[i]] = NewBB;  // Keep the BB mapping.
823     LPM->cloneBasicBlockSimpleAnalysis(LoopBlocks[i], NewBB, L);
824   }
825
826   // Splice the newly inserted blocks into the function right before the
827   // original preheader.
828   F->getBasicBlockList().splice(NewPreheader, F->getBasicBlockList(),
829                                 NewBlocks[0], F->end());
830
831   // Now we create the new Loop object for the versioned loop.
832   Loop *NewLoop = CloneLoop(L, L->getParentLoop(), VMap, LI, LPM);
833
834   // Recalculate unswitching quota, inherit simplified switches info for NewBB,
835   // Probably clone more loop-unswitch related loop properties.
836   BranchesInfo.cloneData(NewLoop, L, VMap);
837
838   Loop *ParentLoop = L->getParentLoop();
839   if (ParentLoop) {
840     // Make sure to add the cloned preheader and exit blocks to the parent loop
841     // as well.
842     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewBlocks[0], LI->getBase());
843   }
844
845   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
846     BasicBlock *NewExit = cast<BasicBlock>(VMap[ExitBlocks[i]]);
847     // The new exit block should be in the same loop as the old one.
848     if (Loop *ExitBBLoop = LI->getLoopFor(ExitBlocks[i]))
849       ExitBBLoop->addBasicBlockToLoop(NewExit, LI->getBase());
850
851     assert(NewExit->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
852            "Exit block should have been split to have one successor!");
853     BasicBlock *ExitSucc = NewExit->getTerminator()->getSuccessor(0);
854
855     // If the successor of the exit block had PHI nodes, add an entry for
856     // NewExit.
857     PHINode *PN;
858     for (BasicBlock::iterator I = ExitSucc->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
859       PN = cast<PHINode>(I);
860       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(ExitBlocks[i]);
861       ValueToValueMapTy::iterator It = VMap.find(V);
862       if (It != VMap.end()) V = It->second;
863       PN->addIncoming(V, NewExit);
864     }
865
866     if (LandingPadInst *LPad = NewExit->getLandingPadInst()) {
867       PN = PHINode::Create(LPad->getType(), 0, "",
868                            ExitSucc->getFirstInsertionPt());
869
870       for (pred_iterator I = pred_begin(ExitSucc), E = pred_end(ExitSucc);
871            I != E; ++I) {
872         BasicBlock *BB = *I;
873         LandingPadInst *LPI = BB->getLandingPadInst();
874         LPI->replaceAllUsesWith(PN);
875         PN->addIncoming(LPI, BB);
876       }
877     }
878   }
879
880   // Rewrite the code to refer to itself.
881   for (unsigned i = 0, e = NewBlocks.size(); i != e; ++i)
882     for (BasicBlock::iterator I = NewBlocks[i]->begin(),
883            E = NewBlocks[i]->end(); I != E; ++I)
884       RemapInstruction(I, VMap,RF_NoModuleLevelChanges|RF_IgnoreMissingEntries);
885
886   // Rewrite the original preheader to select between versions of the loop.
887   BranchInst *OldBR = cast<BranchInst>(loopPreheader->getTerminator());
888   assert(OldBR->isUnconditional() && OldBR->getSuccessor(0) == LoopBlocks[0] &&
889          "Preheader splitting did not work correctly!");
890
891   // Emit the new branch that selects between the two versions of this loop.
892   EmitPreheaderBranchOnCondition(LIC, Val, NewBlocks[0], LoopBlocks[0], OldBR);
893   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(OldBR, L);
894   OldBR->eraseFromParent();
895
896   LoopProcessWorklist.push_back(NewLoop);
897   redoLoop = true;
898
899   // Keep a WeakVH holding onto LIC.  If the first call to RewriteLoopBody
900   // deletes the instruction (for example by simplifying a PHI that feeds into
901   // the condition that we're unswitching on), we don't rewrite the second
902   // iteration.
903   WeakVH LICHandle(LIC);
904
905   // Now we rewrite the original code to know that the condition is true and the
906   // new code to know that the condition is false.
907   RewriteLoopBodyWithConditionConstant(L, LIC, Val, false);
908
909   // It's possible that simplifying one loop could cause the other to be
910   // changed to another value or a constant.  If its a constant, don't simplify
911   // it.
912   if (!LoopProcessWorklist.empty() && LoopProcessWorklist.back() == NewLoop &&
913       LICHandle && !isa<Constant>(LICHandle))
914     RewriteLoopBodyWithConditionConstant(NewLoop, LICHandle, Val, true);
915 }
916
917 /// RemoveFromWorklist - Remove all instances of I from the worklist vector
918 /// specified.
919 static void RemoveFromWorklist(Instruction *I,
920                                std::vector<Instruction*> &Worklist) {
921
922   Worklist.erase(std::remove(Worklist.begin(), Worklist.end(), I),
923                  Worklist.end());
924 }
925
926 /// ReplaceUsesOfWith - When we find that I really equals V, remove I from the
927 /// program, replacing all uses with V and update the worklist.
928 static void ReplaceUsesOfWith(Instruction *I, Value *V,
929                               std::vector<Instruction*> &Worklist,
930                               Loop *L, LPPassManager *LPM) {
931   DEBUG(dbgs() << "Replace with '" << *V << "': " << *I);
932
933   // Add uses to the worklist, which may be dead now.
934   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
935     if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
936       Worklist.push_back(Use);
937
938   // Add users to the worklist which may be simplified now.
939   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
940        UI != E; ++UI)
941     Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
942   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
943   RemoveFromWorklist(I, Worklist);
944   I->replaceAllUsesWith(V);
945   I->eraseFromParent();
946   ++NumSimplify;
947 }
948
949 /// RemoveBlockIfDead - If the specified block is dead, remove it, update loop
950 /// information, and remove any dead successors it has.
951 ///
952 void LoopUnswitch::RemoveBlockIfDead(BasicBlock *BB,
953                                      std::vector<Instruction*> &Worklist,
954                                      Loop *L) {
955   if (pred_begin(BB) != pred_end(BB)) {
956     // This block isn't dead, since an edge to BB was just removed, see if there
957     // are any easy simplifications we can do now.
958     if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
959       // If it has one pred, fold phi nodes in BB.
960       while (isa<PHINode>(BB->begin()))
961         ReplaceUsesOfWith(BB->begin(),
962                           cast<PHINode>(BB->begin())->getIncomingValue(0),
963                           Worklist, L, LPM);
964
965       // If this is the header of a loop and the only pred is the latch, we now
966       // have an unreachable loop.
967       if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
968         if (loopHeader == BB && L->contains(Pred)) {
969           // Remove the branch from the latch to the header block, this makes
970           // the header dead, which will make the latch dead (because the header
971           // dominates the latch).
972           LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Pred->getTerminator(), L);
973           Pred->getTerminator()->eraseFromParent();
974           new UnreachableInst(BB->getContext(), Pred);
975
976           // The loop is now broken, remove it from LI.
977           RemoveLoopFromHierarchy(L);
978
979           // Reprocess the header, which now IS dead.
980           RemoveBlockIfDead(BB, Worklist, L);
981           return;
982         }
983
984       // If pred ends in a uncond branch, add uncond branch to worklist so that
985       // the two blocks will get merged.
986       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator()))
987         if (BI->isUnconditional())
988           Worklist.push_back(BI);
989     }
990     return;
991   }
992
993   DEBUG(dbgs() << "Nuking dead block: " << *BB);
994
995   // Remove the instructions in the basic block from the worklist.
996   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
997     RemoveFromWorklist(I, Worklist);
998
999     // Anything that uses the instructions in this basic block should have their
1000     // uses replaced with undefs.
1001     // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
1002     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
1003     if (!I->getType()->isVoidTy())
1004       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
1005   }
1006
1007   // If this is the edge to the header block for a loop, remove the loop and
1008   // promote all subloops.
1009   if (Loop *BBLoop = LI->getLoopFor(BB)) {
1010     if (BBLoop->getLoopLatch() == BB) {
1011       RemoveLoopFromHierarchy(BBLoop);
1012       if (currentLoop == BBLoop) {
1013         currentLoop = 0;
1014         redoLoop = false;
1015       }
1016     }
1017   }
1018
1019   // Remove the block from the loop info, which removes it from any loops it
1020   // was in.
1021   LI->removeBlock(BB);
1022
1023
1024   // Remove phi node entries in successors for this block.
1025   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1026   SmallVector<BasicBlock*, 4> Succs;
1027   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1028     Succs.push_back(TI->getSuccessor(i));
1029     TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
1030   }
1031
1032   // Unique the successors, remove anything with multiple uses.
1033   array_pod_sort(Succs.begin(), Succs.end());
1034   Succs.erase(std::unique(Succs.begin(), Succs.end()), Succs.end());
1035
1036   // Remove the basic block, including all of the instructions contained in it.
1037   LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BB, L);
1038   BB->eraseFromParent();
1039   // Remove successor blocks here that are not dead, so that we know we only
1040   // have dead blocks in this list.  Nondead blocks have a way of becoming dead,
1041   // then getting removed before we revisit them, which is badness.
1042   //
1043   for (unsigned i = 0; i != Succs.size(); ++i)
1044     if (pred_begin(Succs[i]) != pred_end(Succs[i])) {
1045       // One exception is loop headers.  If this block was the preheader for a
1046       // loop, then we DO want to visit the loop so the loop gets deleted.
1047       // We know that if the successor is a loop header, that this loop had to
1048       // be the preheader: the case where this was the latch block was handled
1049       // above and headers can only have two predecessors.
1050       if (!LI->isLoopHeader(Succs[i])) {
1051         Succs.erase(Succs.begin()+i);
1052         --i;
1053       }
1054     }
1055
1056   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
1057     RemoveBlockIfDead(Succs[i], Worklist, L);
1058 }
1059
1060 /// RemoveLoopFromHierarchy - We have discovered that the specified loop has
1061 /// become unwrapped, either because the backedge was deleted, or because the
1062 /// edge into the header was removed.  If the edge into the header from the
1063 /// latch block was removed, the loop is unwrapped but subloops are still alive,
1064 /// so they just reparent loops.  If the loops are actually dead, they will be
1065 /// removed later.
1066 void LoopUnswitch::RemoveLoopFromHierarchy(Loop *L) {
1067   LPM->deleteLoopFromQueue(L);
1068   RemoveLoopFromWorklist(L);
1069 }
1070
1071 // RewriteLoopBodyWithConditionConstant - We know either that the value LIC has
1072 // the value specified by Val in the specified loop, or we know it does NOT have
1073 // that value.  Rewrite any uses of LIC or of properties correlated to it.
1074 void LoopUnswitch::RewriteLoopBodyWithConditionConstant(Loop *L, Value *LIC,
1075                                                         Constant *Val,
1076                                                         bool IsEqual) {
1077   assert(!isa<Constant>(LIC) && "Why are we unswitching on a constant?");
1078
1079   // FIXME: Support correlated properties, like:
1080   //  for (...)
1081   //    if (li1 < li2)
1082   //      ...
1083   //    if (li1 > li2)
1084   //      ...
1085
1086   // FOLD boolean conditions (X|LIC), (X&LIC).  Fold conditional branches,
1087   // selects, switches.
1088   std::vector<Instruction*> Worklist;
1089   LLVMContext &Context = Val->getContext();
1090
1091
1092   // If we know that LIC == Val, or that LIC == NotVal, just replace uses of LIC
1093   // in the loop with the appropriate one directly.
1094   if (IsEqual || (isa<ConstantInt>(Val) &&
1095       Val->getType()->isIntegerTy(1))) {
1096     Value *Replacement;
1097     if (IsEqual)
1098       Replacement = Val;
1099     else
1100       Replacement = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Val->getContext()),
1101                                      !cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
1102
1103     for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1104          UI != E; ++UI) {
1105       Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1106       if (!U || !L->contains(U))
1107         continue;
1108       Worklist.push_back(U);
1109     }
1110
1111     for (std::vector<Instruction*>::iterator UI = Worklist.begin();
1112          UI != Worklist.end(); ++UI)
1113       (*UI)->replaceUsesOfWith(LIC, Replacement);
1114
1115     SimplifyCode(Worklist, L);
1116     return;
1117   }
1118
1119   // Otherwise, we don't know the precise value of LIC, but we do know that it
1120   // is certainly NOT "Val".  As such, simplify any uses in the loop that we
1121   // can.  This case occurs when we unswitch switch statements.
1122   for (Value::use_iterator UI = LIC->use_begin(), E = LIC->use_end();
1123        UI != E; ++UI) {
1124     Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1125     if (!U || !L->contains(U))
1126       continue;
1127
1128     Worklist.push_back(U);
1129
1130     // TODO: We could do other simplifications, for example, turning
1131     // 'icmp eq LIC, Val' -> false.
1132
1133     // If we know that LIC is not Val, use this info to simplify code.
1134     SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(U);
1135     if (SI == 0 || !isa<ConstantInt>(Val)) continue;
1136
1137     SwitchInst::CaseIt DeadCase = SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val));
1138     // Default case is live for multiple values.
1139     if (DeadCase == SI->case_default()) continue;
1140
1141     // Found a dead case value.  Don't remove PHI nodes in the
1142     // successor if they become single-entry, those PHI nodes may
1143     // be in the Users list.
1144
1145     BasicBlock *Switch = SI->getParent();
1146     BasicBlock *SISucc = DeadCase.getCaseSuccessor();
1147     BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1148
1149     BranchesInfo.setUnswitched(SI, Val);
1150
1151     if (!SI->findCaseDest(SISucc)) continue;  // Edge is critical.
1152     // If the DeadCase successor dominates the loop latch, then the
1153     // transformation isn't safe since it will delete the sole predecessor edge
1154     // to the latch.
1155     if (Latch && DT->dominates(SISucc, Latch))
1156       continue;
1157
1158     // FIXME: This is a hack.  We need to keep the successor around
1159     // and hooked up so as to preserve the loop structure, because
1160     // trying to update it is complicated.  So instead we preserve the
1161     // loop structure and put the block on a dead code path.
1162     SplitEdge(Switch, SISucc, this);
1163     // Compute the successors instead of relying on the return value
1164     // of SplitEdge, since it may have split the switch successor
1165     // after PHI nodes.
1166     BasicBlock *NewSISucc = DeadCase.getCaseSuccessor();
1167     BasicBlock *OldSISucc = *succ_begin(NewSISucc);
1168     // Create an "unreachable" destination.
1169     BasicBlock *Abort = BasicBlock::Create(Context, "us-unreachable",
1170                                            Switch->getParent(),
1171                                            OldSISucc);
1172     new UnreachableInst(Context, Abort);
1173     // Force the new case destination to branch to the "unreachable"
1174     // block while maintaining a (dead) CFG edge to the old block.
1175     NewSISucc->getTerminator()->eraseFromParent();
1176     BranchInst::Create(Abort, OldSISucc,
1177                        ConstantInt::getTrue(Context), NewSISucc);
1178     // Release the PHI operands for this edge.
1179     for (BasicBlock::iterator II = NewSISucc->begin();
1180          PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(II); ++II)
1181       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(Switch),
1182                            UndefValue::get(PN->getType()));
1183     // Tell the domtree about the new block. We don't fully update the
1184     // domtree here -- instead we force it to do a full recomputation
1185     // after the pass is complete -- but we do need to inform it of
1186     // new blocks.
1187     if (DT)
1188       DT->addNewBlock(Abort, NewSISucc);
1189   }
1190
1191   SimplifyCode(Worklist, L);
1192 }
1193
1194 /// SimplifyCode - Okay, now that we have simplified some instructions in the
1195 /// loop, walk over it and constant prop, dce, and fold control flow where
1196 /// possible.  Note that this is effectively a very simple loop-structure-aware
1197 /// optimizer.  During processing of this loop, L could very well be deleted, so
1198 /// it must not be used.
1199 ///
1200 /// FIXME: When the loop optimizer is more mature, separate this out to a new
1201 /// pass.
1202 ///
1203 void LoopUnswitch::SimplifyCode(std::vector<Instruction*> &Worklist, Loop *L) {
1204   while (!Worklist.empty()) {
1205     Instruction *I = Worklist.back();
1206     Worklist.pop_back();
1207
1208     // Simple DCE.
1209     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1210       DEBUG(dbgs() << "Remove dead instruction '" << *I);
1211
1212       // Add uses to the worklist, which may be dead now.
1213       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1214         if (Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
1215           Worklist.push_back(Use);
1216       LPM->deleteSimpleAnalysisValue(I, L);
1217       RemoveFromWorklist(I, Worklist);
1218       I->eraseFromParent();
1219       ++NumSimplify;
1220       continue;
1221     }
1222
1223     // See if instruction simplification can hack this up.  This is common for
1224     // things like "select false, X, Y" after unswitching made the condition be
1225     // 'false'.  TODO: update the domtree properly so we can pass it here.
1226     if (Value *V = SimplifyInstruction(I))
1227       if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(I, V)) {
1228         ReplaceUsesOfWith(I, V, Worklist, L, LPM);
1229         continue;
1230       }
1231
1232     // Special case hacks that appear commonly in unswitched code.
1233     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
1234       if (BI->isUnconditional()) {
1235         // If BI's parent is the only pred of the successor, fold the two blocks
1236         // together.
1237         BasicBlock *Pred = BI->getParent();
1238         BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
1239         BasicBlock *SinglePred = Succ->getSinglePredecessor();
1240         if (!SinglePred) continue;  // Nothing to do.
1241         assert(SinglePred == Pred && "CFG broken");
1242
1243         DEBUG(dbgs() << "Merging blocks: " << Pred->getName() << " <- "
1244               << Succ->getName() << "\n");
1245
1246         // Resolve any single entry PHI nodes in Succ.
1247         while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Succ->begin()))
1248           ReplaceUsesOfWith(PN, PN->getIncomingValue(0), Worklist, L, LPM);
1249
1250         // If Succ has any successors with PHI nodes, update them to have
1251         // entries coming from Pred instead of Succ.
1252         Succ->replaceAllUsesWith(Pred);
1253
1254         // Move all of the successor contents from Succ to Pred.
1255         Pred->getInstList().splice(BI, Succ->getInstList(), Succ->begin(),
1256                                    Succ->end());
1257         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1258         BI->eraseFromParent();
1259         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1260
1261         // Remove Succ from the loop tree.
1262         LI->removeBlock(Succ);
1263         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(Succ, L);
1264         Succ->eraseFromParent();
1265         ++NumSimplify;
1266         continue;
1267       }
1268
1269       if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())){
1270         // Conditional branch.  Turn it into an unconditional branch, then
1271         // remove dead blocks.
1272         continue;  // FIXME: Enable.
1273
1274         DEBUG(dbgs() << "Folded branch: " << *BI);
1275         BasicBlock *DeadSucc = BI->getSuccessor(CB->getZExtValue());
1276         BasicBlock *LiveSucc = BI->getSuccessor(!CB->getZExtValue());
1277         DeadSucc->removePredecessor(BI->getParent(), true);
1278         Worklist.push_back(BranchInst::Create(LiveSucc, BI));
1279         LPM->deleteSimpleAnalysisValue(BI, L);
1280         BI->eraseFromParent();
1281         RemoveFromWorklist(BI, Worklist);
1282         ++NumSimplify;
1283
1284         RemoveBlockIfDead(DeadSucc, Worklist, L);
1285       }
1286       continue;
1287     }
1288   }
1289 }