]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.0.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/JumpThreading.cpp
Copy stable/9 to releng/9.0 as part of the FreeBSD 9.0-RELEASE release
[FreeBSD/releng/9.0.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / JumpThreading.cpp
1 //===- JumpThreading.cpp - Thread control through conditional blocks ------===//
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 file implements the Jump Threading pass.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "jump-threading"
15 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
16 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
17 #include "llvm/LLVMContext.h"
18 #include "llvm/Pass.h"
19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/LazyValueInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
28 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
37 using namespace llvm;
38
39 STATISTIC(NumThreads, "Number of jumps threaded");
40 STATISTIC(NumFolds,   "Number of terminators folded");
41 STATISTIC(NumDupes,   "Number of branch blocks duplicated to eliminate phi");
42
43 static cl::opt<unsigned>
44 Threshold("jump-threading-threshold",
45           cl::desc("Max block size to duplicate for jump threading"),
46           cl::init(6), cl::Hidden);
47
48 namespace {
49   // These are at global scope so static functions can use them too.
50   typedef SmallVectorImpl<std::pair<Constant*, BasicBlock*> > PredValueInfo;
51   typedef SmallVector<std::pair<Constant*, BasicBlock*>, 8> PredValueInfoTy;
52
53   // This is used to keep track of what kind of constant we're currently hoping
54   // to find.
55   enum ConstantPreference {
56     WantInteger,
57     WantBlockAddress
58   };
59
60   /// This pass performs 'jump threading', which looks at blocks that have
61   /// multiple predecessors and multiple successors.  If one or more of the
62   /// predecessors of the block can be proven to always jump to one of the
63   /// successors, we forward the edge from the predecessor to the successor by
64   /// duplicating the contents of this block.
65   ///
66   /// An example of when this can occur is code like this:
67   ///
68   ///   if () { ...
69   ///     X = 4;
70   ///   }
71   ///   if (X < 3) {
72   ///
73   /// In this case, the unconditional branch at the end of the first if can be
74   /// revectored to the false side of the second if.
75   ///
76   class JumpThreading : public FunctionPass {
77     TargetData *TD;
78     LazyValueInfo *LVI;
79 #ifdef NDEBUG
80     SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> LoopHeaders;
81 #else
82     SmallSet<AssertingVH<BasicBlock>, 16> LoopHeaders;
83 #endif
84     DenseSet<std::pair<Value*, BasicBlock*> > RecursionSet;
85
86     // RAII helper for updating the recursion stack.
87     struct RecursionSetRemover {
88       DenseSet<std::pair<Value*, BasicBlock*> > &TheSet;
89       std::pair<Value*, BasicBlock*> ThePair;
90
91       RecursionSetRemover(DenseSet<std::pair<Value*, BasicBlock*> > &S,
92                           std::pair<Value*, BasicBlock*> P)
93         : TheSet(S), ThePair(P) { }
94
95       ~RecursionSetRemover() {
96         TheSet.erase(ThePair);
97       }
98     };
99   public:
100     static char ID; // Pass identification
101     JumpThreading() : FunctionPass(ID) {
102       initializeJumpThreadingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
103     }
104
105     bool runOnFunction(Function &F);
106
107     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
108       AU.addRequired<LazyValueInfo>();
109       AU.addPreserved<LazyValueInfo>();
110     }
111
112     void FindLoopHeaders(Function &F);
113     bool ProcessBlock(BasicBlock *BB);
114     bool ThreadEdge(BasicBlock *BB, const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
115                     BasicBlock *SuccBB);
116     bool DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
117                                   const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs);
118
119     bool ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB,
120                                          PredValueInfo &Result,
121                                          ConstantPreference Preference);
122     bool ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB,
123                                 ConstantPreference Preference);
124
125     bool ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN);
126     bool ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO);
127
128     bool SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI);
129   };
130 }
131
132 char JumpThreading::ID = 0;
133 INITIALIZE_PASS_BEGIN(JumpThreading, "jump-threading",
134                 "Jump Threading", false, false)
135 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LazyValueInfo)
136 INITIALIZE_PASS_END(JumpThreading, "jump-threading",
137                 "Jump Threading", false, false)
138
139 // Public interface to the Jump Threading pass
140 FunctionPass *llvm::createJumpThreadingPass() { return new JumpThreading(); }
141
142 /// runOnFunction - Top level algorithm.
143 ///
144 bool JumpThreading::runOnFunction(Function &F) {
145   DEBUG(dbgs() << "Jump threading on function '" << F.getName() << "'\n");
146   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
147   LVI = &getAnalysis<LazyValueInfo>();
148
149   FindLoopHeaders(F);
150
151   bool Changed, EverChanged = false;
152   do {
153     Changed = false;
154     for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E;) {
155       BasicBlock *BB = I;
156       // Thread all of the branches we can over this block.
157       while (ProcessBlock(BB))
158         Changed = true;
159
160       ++I;
161
162       // If the block is trivially dead, zap it.  This eliminates the successor
163       // edges which simplifies the CFG.
164       if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
165           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
166         DEBUG(dbgs() << "  JT: Deleting dead block '" << BB->getName()
167               << "' with terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
168         LoopHeaders.erase(BB);
169         LVI->eraseBlock(BB);
170         DeleteDeadBlock(BB);
171         Changed = true;
172         continue;
173       }
174
175       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
176
177       // Can't thread an unconditional jump, but if the block is "almost
178       // empty", we can replace uses of it with uses of the successor and make
179       // this dead.
180       if (BI && BI->isUnconditional() &&
181           BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
182           // If the terminator is the only non-phi instruction, try to nuke it.
183           BB->getFirstNonPHIOrDbg()->isTerminator()) {
184         // Since TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock may delete the
185         // block, we have to make sure it isn't in the LoopHeaders set.  We
186         // reinsert afterward if needed.
187         bool ErasedFromLoopHeaders = LoopHeaders.erase(BB);
188         BasicBlock *Succ = BI->getSuccessor(0);
189
190         // FIXME: It is always conservatively correct to drop the info
191         // for a block even if it doesn't get erased.  This isn't totally
192         // awesome, but it allows us to use AssertingVH to prevent nasty
193         // dangling pointer issues within LazyValueInfo.
194         LVI->eraseBlock(BB);
195         if (TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BB)) {
196           Changed = true;
197           // If we deleted BB and BB was the header of a loop, then the
198           // successor is now the header of the loop.
199           BB = Succ;
200         }
201
202         if (ErasedFromLoopHeaders)
203           LoopHeaders.insert(BB);
204       }
205     }
206     EverChanged |= Changed;
207   } while (Changed);
208
209   LoopHeaders.clear();
210   return EverChanged;
211 }
212
213 /// getJumpThreadDuplicationCost - Return the cost of duplicating this block to
214 /// thread across it.
215 static unsigned getJumpThreadDuplicationCost(const BasicBlock *BB) {
216   /// Ignore PHI nodes, these will be flattened when duplication happens.
217   BasicBlock::const_iterator I = BB->getFirstNonPHI();
218
219   // FIXME: THREADING will delete values that are just used to compute the
220   // branch, so they shouldn't count against the duplication cost.
221
222
223   // Sum up the cost of each instruction until we get to the terminator.  Don't
224   // include the terminator because the copy won't include it.
225   unsigned Size = 0;
226   for (; !isa<TerminatorInst>(I); ++I) {
227     // Debugger intrinsics don't incur code size.
228     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
229
230     // If this is a pointer->pointer bitcast, it is free.
231     if (isa<BitCastInst>(I) && I->getType()->isPointerTy())
232       continue;
233
234     // All other instructions count for at least one unit.
235     ++Size;
236
237     // Calls are more expensive.  If they are non-intrinsic calls, we model them
238     // as having cost of 4.  If they are a non-vector intrinsic, we model them
239     // as having cost of 2 total, and if they are a vector intrinsic, we model
240     // them as having cost 1.
241     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
242       if (!isa<IntrinsicInst>(CI))
243         Size += 3;
244       else if (!CI->getType()->isVectorTy())
245         Size += 1;
246     }
247   }
248
249   // Threading through a switch statement is particularly profitable.  If this
250   // block ends in a switch, decrease its cost to make it more likely to happen.
251   if (isa<SwitchInst>(I))
252     Size = Size > 6 ? Size-6 : 0;
253
254   // The same holds for indirect branches, but slightly more so.
255   if (isa<IndirectBrInst>(I))
256     Size = Size > 8 ? Size-8 : 0;
257
258   return Size;
259 }
260
261 /// FindLoopHeaders - We do not want jump threading to turn proper loop
262 /// structures into irreducible loops.  Doing this breaks up the loop nesting
263 /// hierarchy and pessimizes later transformations.  To prevent this from
264 /// happening, we first have to find the loop headers.  Here we approximate this
265 /// by finding targets of backedges in the CFG.
266 ///
267 /// Note that there definitely are cases when we want to allow threading of
268 /// edges across a loop header.  For example, threading a jump from outside the
269 /// loop (the preheader) to an exit block of the loop is definitely profitable.
270 /// It is also almost always profitable to thread backedges from within the loop
271 /// to exit blocks, and is often profitable to thread backedges to other blocks
272 /// within the loop (forming a nested loop).  This simple analysis is not rich
273 /// enough to track all of these properties and keep it up-to-date as the CFG
274 /// mutates, so we don't allow any of these transformations.
275 ///
276 void JumpThreading::FindLoopHeaders(Function &F) {
277   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*>, 32> Edges;
278   FindFunctionBackedges(F, Edges);
279
280   for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i)
281     LoopHeaders.insert(const_cast<BasicBlock*>(Edges[i].second));
282 }
283
284 /// getKnownConstant - Helper method to determine if we can thread over a
285 /// terminator with the given value as its condition, and if so what value to
286 /// use for that. What kind of value this is depends on whether we want an
287 /// integer or a block address, but an undef is always accepted.
288 /// Returns null if Val is null or not an appropriate constant.
289 static Constant *getKnownConstant(Value *Val, ConstantPreference Preference) {
290   if (!Val)
291     return 0;
292
293   // Undef is "known" enough.
294   if (UndefValue *U = dyn_cast<UndefValue>(Val))
295     return U;
296
297   if (Preference == WantBlockAddress)
298     return dyn_cast<BlockAddress>(Val->stripPointerCasts());
299
300   return dyn_cast<ConstantInt>(Val);
301 }
302
303 /// ComputeValueKnownInPredecessors - Given a basic block BB and a value V, see
304 /// if we can infer that the value is a known ConstantInt/BlockAddress or undef
305 /// in any of our predecessors.  If so, return the known list of value and pred
306 /// BB in the result vector.
307 ///
308 /// This returns true if there were any known values.
309 ///
310 bool JumpThreading::
311 ComputeValueKnownInPredecessors(Value *V, BasicBlock *BB, PredValueInfo &Result,
312                                 ConstantPreference Preference) {
313   // This method walks up use-def chains recursively.  Because of this, we could
314   // get into an infinite loop going around loops in the use-def chain.  To
315   // prevent this, keep track of what (value, block) pairs we've already visited
316   // and terminate the search if we loop back to them
317   if (!RecursionSet.insert(std::make_pair(V, BB)).second)
318     return false;
319
320   // An RAII help to remove this pair from the recursion set once the recursion
321   // stack pops back out again.
322   RecursionSetRemover remover(RecursionSet, std::make_pair(V, BB));
323
324   // If V is a constant, then it is known in all predecessors.
325   if (Constant *KC = getKnownConstant(V, Preference)) {
326     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
327       Result.push_back(std::make_pair(KC, *PI));
328
329     return true;
330   }
331
332   // If V is a non-instruction value, or an instruction in a different block,
333   // then it can't be derived from a PHI.
334   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
335   if (I == 0 || I->getParent() != BB) {
336
337     // Okay, if this is a live-in value, see if it has a known value at the end
338     // of any of our predecessors.
339     //
340     // FIXME: This should be an edge property, not a block end property.
341     /// TODO: Per PR2563, we could infer value range information about a
342     /// predecessor based on its terminator.
343     //
344     // FIXME: change this to use the more-rich 'getPredicateOnEdge' method if
345     // "I" is a non-local compare-with-a-constant instruction.  This would be
346     // able to handle value inequalities better, for example if the compare is
347     // "X < 4" and "X < 3" is known true but "X < 4" itself is not available.
348     // Perhaps getConstantOnEdge should be smart enough to do this?
349
350     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
351       BasicBlock *P = *PI;
352       // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
353       // predecessor, use that information to try to thread this block.
354       Constant *PredCst = LVI->getConstantOnEdge(V, P, BB);
355       if (Constant *KC = getKnownConstant(PredCst, Preference))
356         Result.push_back(std::make_pair(KC, P));
357     }
358
359     return !Result.empty();
360   }
361
362   /// If I is a PHI node, then we know the incoming values for any constants.
363   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
364     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
365       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
366       if (Constant *KC = getKnownConstant(InVal, Preference)) {
367         Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
368       } else {
369         Constant *CI = LVI->getConstantOnEdge(InVal,
370                                               PN->getIncomingBlock(i), BB);
371         if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference))
372           Result.push_back(std::make_pair(KC, PN->getIncomingBlock(i)));
373       }
374     }
375
376     return !Result.empty();
377   }
378
379   PredValueInfoTy LHSVals, RHSVals;
380
381   // Handle some boolean conditions.
382   if (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 1) {
383     assert(Preference == WantInteger && "One-bit non-integer type?");
384     // X | true -> true
385     // X & false -> false
386     if (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
387         I->getOpcode() == Instruction::And) {
388       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
389                                       WantInteger);
390       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(1), BB, RHSVals,
391                                       WantInteger);
392
393       if (LHSVals.empty() && RHSVals.empty())
394         return false;
395
396       ConstantInt *InterestingVal;
397       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
398         InterestingVal = ConstantInt::getTrue(I->getContext());
399       else
400         InterestingVal = ConstantInt::getFalse(I->getContext());
401
402       SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> LHSKnownBBs;
403
404       // Scan for the sentinel.  If we find an undef, force it to the
405       // interesting value: x|undef -> true and x&undef -> false.
406       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i)
407         if (LHSVals[i].first == InterestingVal ||
408             isa<UndefValue>(LHSVals[i].first)) {
409           Result.push_back(LHSVals[i]);
410           Result.back().first = InterestingVal;
411           LHSKnownBBs.insert(LHSVals[i].second);
412         }
413       for (unsigned i = 0, e = RHSVals.size(); i != e; ++i)
414         if (RHSVals[i].first == InterestingVal ||
415             isa<UndefValue>(RHSVals[i].first)) {
416           // If we already inferred a value for this block on the LHS, don't
417           // re-add it.
418           if (!LHSKnownBBs.count(RHSVals[i].second)) {
419             Result.push_back(RHSVals[i]);
420             Result.back().first = InterestingVal;
421           }
422         }
423
424       return !Result.empty();
425     }
426
427     // Handle the NOT form of XOR.
428     if (I->getOpcode() == Instruction::Xor &&
429         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
430         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->isOne()) {
431       ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, Result,
432                                       WantInteger);
433       if (Result.empty())
434         return false;
435
436       // Invert the known values.
437       for (unsigned i = 0, e = Result.size(); i != e; ++i)
438         Result[i].first = ConstantExpr::getNot(Result[i].first);
439
440       return true;
441     }
442
443   // Try to simplify some other binary operator values.
444   } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
445     assert(Preference != WantBlockAddress
446             && "A binary operator creating a block address?");
447     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
448       PredValueInfoTy LHSVals;
449       ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, LHSVals,
450                                       WantInteger);
451
452       // Try to use constant folding to simplify the binary operator.
453       for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i) {
454         Constant *V = LHSVals[i].first;
455         Constant *Folded = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(), V, CI);
456
457         if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
458           Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVals[i].second));
459       }
460     }
461
462     return !Result.empty();
463   }
464
465   // Handle compare with phi operand, where the PHI is defined in this block.
466   if (CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
467     assert(Preference == WantInteger && "Compares only produce integers");
468     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Cmp->getOperand(0));
469     if (PN && PN->getParent() == BB) {
470       // We can do this simplification if any comparisons fold to true or false.
471       // See if any do.
472       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
473         BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
474         Value *LHS = PN->getIncomingValue(i);
475         Value *RHS = Cmp->getOperand(1)->DoPHITranslation(BB, PredBB);
476
477         Value *Res = SimplifyCmpInst(Cmp->getPredicate(), LHS, RHS, TD);
478         if (Res == 0) {
479           if (!isa<Constant>(RHS))
480             continue;
481
482           LazyValueInfo::Tristate
483             ResT = LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), LHS,
484                                            cast<Constant>(RHS), PredBB, BB);
485           if (ResT == LazyValueInfo::Unknown)
486             continue;
487           Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(LHS->getContext()), ResT);
488         }
489
490         if (Constant *KC = getKnownConstant(Res, WantInteger))
491           Result.push_back(std::make_pair(KC, PredBB));
492       }
493
494       return !Result.empty();
495     }
496
497
498     // If comparing a live-in value against a constant, see if we know the
499     // live-in value on any predecessors.
500     if (isa<Constant>(Cmp->getOperand(1)) && Cmp->getType()->isIntegerTy()) {
501       if (!isa<Instruction>(Cmp->getOperand(0)) ||
502           cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0))->getParent() != BB) {
503         Constant *RHSCst = cast<Constant>(Cmp->getOperand(1));
504
505         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB);PI != E; ++PI){
506           BasicBlock *P = *PI;
507           // If the value is known by LazyValueInfo to be a constant in a
508           // predecessor, use that information to try to thread this block.
509           LazyValueInfo::Tristate Res =
510             LVI->getPredicateOnEdge(Cmp->getPredicate(), Cmp->getOperand(0),
511                                     RHSCst, P, BB);
512           if (Res == LazyValueInfo::Unknown)
513             continue;
514
515           Constant *ResC = ConstantInt::get(Cmp->getType(), Res);
516           Result.push_back(std::make_pair(ResC, P));
517         }
518
519         return !Result.empty();
520       }
521
522       // Try to find a constant value for the LHS of a comparison,
523       // and evaluate it statically if we can.
524       if (Constant *CmpConst = dyn_cast<Constant>(Cmp->getOperand(1))) {
525         PredValueInfoTy LHSVals;
526         ComputeValueKnownInPredecessors(I->getOperand(0), BB, LHSVals,
527                                         WantInteger);
528
529         for (unsigned i = 0, e = LHSVals.size(); i != e; ++i) {
530           Constant *V = LHSVals[i].first;
531           Constant *Folded = ConstantExpr::getCompare(Cmp->getPredicate(),
532                                                       V, CmpConst);
533           if (Constant *KC = getKnownConstant(Folded, WantInteger))
534             Result.push_back(std::make_pair(KC, LHSVals[i].second));
535         }
536
537         return !Result.empty();
538       }
539     }
540   }
541
542   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
543     // Handle select instructions where at least one operand is a known constant
544     // and we can figure out the condition value for any predecessor block.
545     Constant *TrueVal = getKnownConstant(SI->getTrueValue(), Preference);
546     Constant *FalseVal = getKnownConstant(SI->getFalseValue(), Preference);
547     PredValueInfoTy Conds;
548     if ((TrueVal || FalseVal) &&
549         ComputeValueKnownInPredecessors(SI->getCondition(), BB, Conds,
550                                         WantInteger)) {
551       for (unsigned i = 0, e = Conds.size(); i != e; ++i) {
552         Constant *Cond = Conds[i].first;
553
554         // Figure out what value to use for the condition.
555         bool KnownCond;
556         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Cond)) {
557           // A known boolean.
558           KnownCond = CI->isOne();
559         } else {
560           assert(isa<UndefValue>(Cond) && "Unexpected condition value");
561           // Either operand will do, so be sure to pick the one that's a known
562           // constant.
563           // FIXME: Do this more cleverly if both values are known constants?
564           KnownCond = (TrueVal != 0);
565         }
566
567         // See if the select has a known constant value for this predecessor.
568         if (Constant *Val = KnownCond ? TrueVal : FalseVal)
569           Result.push_back(std::make_pair(Val, Conds[i].second));
570       }
571
572       return !Result.empty();
573     }
574   }
575
576   // If all else fails, see if LVI can figure out a constant value for us.
577   Constant *CI = LVI->getConstant(V, BB);
578   if (Constant *KC = getKnownConstant(CI, Preference)) {
579     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
580       Result.push_back(std::make_pair(KC, *PI));
581   }
582
583   return !Result.empty();
584 }
585
586
587
588 /// GetBestDestForBranchOnUndef - If we determine that the specified block ends
589 /// in an undefined jump, decide which block is best to revector to.
590 ///
591 /// Since we can pick an arbitrary destination, we pick the successor with the
592 /// fewest predecessors.  This should reduce the in-degree of the others.
593 ///
594 static unsigned GetBestDestForJumpOnUndef(BasicBlock *BB) {
595   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
596   unsigned MinSucc = 0;
597   BasicBlock *TestBB = BBTerm->getSuccessor(MinSucc);
598   // Compute the successor with the minimum number of predecessors.
599   unsigned MinNumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
600   for (unsigned i = 1, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
601     TestBB = BBTerm->getSuccessor(i);
602     unsigned NumPreds = std::distance(pred_begin(TestBB), pred_end(TestBB));
603     if (NumPreds < MinNumPreds) {
604       MinSucc = i;
605       MinNumPreds = NumPreds;
606     }
607   }
608
609   return MinSucc;
610 }
611
612 static bool hasAddressTakenAndUsed(BasicBlock *BB) {
613   if (!BB->hasAddressTaken()) return false;
614
615   // If the block has its address taken, it may be a tree of dead constants
616   // hanging off of it.  These shouldn't keep the block alive.
617   BlockAddress *BA = BlockAddress::get(BB);
618   BA->removeDeadConstantUsers();
619   return !BA->use_empty();
620 }
621
622 /// ProcessBlock - If there are any predecessors whose control can be threaded
623 /// through to a successor, transform them now.
624 bool JumpThreading::ProcessBlock(BasicBlock *BB) {
625   // If the block is trivially dead, just return and let the caller nuke it.
626   // This simplifies other transformations.
627   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
628       BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
629     return false;
630
631   // If this block has a single predecessor, and if that pred has a single
632   // successor, merge the blocks.  This encourages recursive jump threading
633   // because now the condition in this block can be threaded through
634   // predecessors of our predecessor block.
635   if (BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor()) {
636     if (SinglePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
637         SinglePred != BB && !hasAddressTakenAndUsed(BB)) {
638       // If SinglePred was a loop header, BB becomes one.
639       if (LoopHeaders.erase(SinglePred))
640         LoopHeaders.insert(BB);
641
642       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
643       // will need to move BB back to the entry position.
644       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
645       LVI->eraseBlock(SinglePred);
646       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB);
647
648       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
649         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
650       return true;
651     }
652   }
653
654   // What kind of constant we're looking for.
655   ConstantPreference Preference = WantInteger;
656
657   // Look to see if the terminator is a conditional branch, switch or indirect
658   // branch, if not we can't thread it.
659   Value *Condition;
660   Instruction *Terminator = BB->getTerminator();
661   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Terminator)) {
662     // Can't thread an unconditional jump.
663     if (BI->isUnconditional()) return false;
664     Condition = BI->getCondition();
665   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(Terminator)) {
666     Condition = SI->getCondition();
667   } else if (IndirectBrInst *IB = dyn_cast<IndirectBrInst>(Terminator)) {
668     Condition = IB->getAddress()->stripPointerCasts();
669     Preference = WantBlockAddress;
670   } else {
671     return false; // Must be an invoke.
672   }
673
674   // Run constant folding to see if we can reduce the condition to a simple
675   // constant.
676   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Condition)) {
677     Value *SimpleVal = ConstantFoldInstruction(I, TD);
678     if (SimpleVal) {
679       I->replaceAllUsesWith(SimpleVal);
680       I->eraseFromParent();
681       Condition = SimpleVal;
682     }
683   }
684
685   // If the terminator is branching on an undef, we can pick any of the
686   // successors to branch to.  Let GetBestDestForJumpOnUndef decide.
687   if (isa<UndefValue>(Condition)) {
688     unsigned BestSucc = GetBestDestForJumpOnUndef(BB);
689
690     // Fold the branch/switch.
691     TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
692     for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
693       if (i == BestSucc) continue;
694       BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB, true);
695     }
696
697     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
698           << "' folding undef terminator: " << *BBTerm << '\n');
699     BranchInst::Create(BBTerm->getSuccessor(BestSucc), BBTerm);
700     BBTerm->eraseFromParent();
701     return true;
702   }
703
704   // If the terminator of this block is branching on a constant, simplify the
705   // terminator to an unconditional branch.  This can occur due to threading in
706   // other blocks.
707   if (getKnownConstant(Condition, Preference)) {
708     DEBUG(dbgs() << "  In block '" << BB->getName()
709           << "' folding terminator: " << *BB->getTerminator() << '\n');
710     ++NumFolds;
711     ConstantFoldTerminator(BB, true);
712     return true;
713   }
714
715   Instruction *CondInst = dyn_cast<Instruction>(Condition);
716
717   // All the rest of our checks depend on the condition being an instruction.
718   if (CondInst == 0) {
719     // FIXME: Unify this with code below.
720     if (ProcessThreadableEdges(Condition, BB, Preference))
721       return true;
722     return false;
723   }
724
725
726   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(CondInst)) {
727     // For a comparison where the LHS is outside this block, it's possible
728     // that we've branched on it before.  Used LVI to see if we can simplify
729     // the branch based on that.
730     BranchInst *CondBr = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
731     Constant *CondConst = dyn_cast<Constant>(CondCmp->getOperand(1));
732     pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
733     if (CondBr && CondConst && CondBr->isConditional() && PI != PE &&
734         (!isa<Instruction>(CondCmp->getOperand(0)) ||
735          cast<Instruction>(CondCmp->getOperand(0))->getParent() != BB)) {
736       // For predecessor edge, determine if the comparison is true or false
737       // on that edge.  If they're all true or all false, we can simplify the
738       // branch.
739       // FIXME: We could handle mixed true/false by duplicating code.
740       LazyValueInfo::Tristate Baseline =
741         LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(), CondCmp->getOperand(0),
742                                 CondConst, *PI, BB);
743       if (Baseline != LazyValueInfo::Unknown) {
744         // Check that all remaining incoming values match the first one.
745         while (++PI != PE) {
746           LazyValueInfo::Tristate Ret =
747             LVI->getPredicateOnEdge(CondCmp->getPredicate(),
748                                     CondCmp->getOperand(0), CondConst, *PI, BB);
749           if (Ret != Baseline) break;
750         }
751
752         // If we terminated early, then one of the values didn't match.
753         if (PI == PE) {
754           unsigned ToRemove = Baseline == LazyValueInfo::True ? 1 : 0;
755           unsigned ToKeep = Baseline == LazyValueInfo::True ? 0 : 1;
756           CondBr->getSuccessor(ToRemove)->removePredecessor(BB, true);
757           BranchInst::Create(CondBr->getSuccessor(ToKeep), CondBr);
758           CondBr->eraseFromParent();
759           return true;
760         }
761       }
762     }
763   }
764
765   // Check for some cases that are worth simplifying.  Right now we want to look
766   // for loads that are used by a switch or by the condition for the branch.  If
767   // we see one, check to see if it's partially redundant.  If so, insert a PHI
768   // which can then be used to thread the values.
769   //
770   Value *SimplifyValue = CondInst;
771   if (CmpInst *CondCmp = dyn_cast<CmpInst>(SimplifyValue))
772     if (isa<Constant>(CondCmp->getOperand(1)))
773       SimplifyValue = CondCmp->getOperand(0);
774
775   // TODO: There are other places where load PRE would be profitable, such as
776   // more complex comparisons.
777   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SimplifyValue))
778     if (SimplifyPartiallyRedundantLoad(LI))
779       return true;
780
781
782   // Handle a variety of cases where we are branching on something derived from
783   // a PHI node in the current block.  If we can prove that any predecessors
784   // compute a predictable value based on a PHI node, thread those predecessors.
785   //
786   if (ProcessThreadableEdges(CondInst, BB, Preference))
787     return true;
788
789   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a phi node in the current
790   // block, see if we can simplify.
791   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(CondInst))
792     if (PN->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
793       return ProcessBranchOnPHI(PN);
794
795
796   // If this is an otherwise-unfoldable branch on a XOR, see if we can simplify.
797   if (CondInst->getOpcode() == Instruction::Xor &&
798       CondInst->getParent() == BB && isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
799     return ProcessBranchOnXOR(cast<BinaryOperator>(CondInst));
800
801
802   // TODO: If we have: "br (X > 0)"  and we have a predecessor where we know
803   // "(X == 4)", thread through this block.
804
805   return false;
806 }
807
808
809 /// SimplifyPartiallyRedundantLoad - If LI is an obviously partially redundant
810 /// load instruction, eliminate it by replacing it with a PHI node.  This is an
811 /// important optimization that encourages jump threading, and needs to be run
812 /// interlaced with other jump threading tasks.
813 bool JumpThreading::SimplifyPartiallyRedundantLoad(LoadInst *LI) {
814   // Don't hack volatile/atomic loads.
815   if (!LI->isSimple()) return false;
816
817   // If the load is defined in a block with exactly one predecessor, it can't be
818   // partially redundant.
819   BasicBlock *LoadBB = LI->getParent();
820   if (LoadBB->getSinglePredecessor())
821     return false;
822
823   Value *LoadedPtr = LI->getOperand(0);
824
825   // If the loaded operand is defined in the LoadBB, it can't be available.
826   // TODO: Could do simple PHI translation, that would be fun :)
827   if (Instruction *PtrOp = dyn_cast<Instruction>(LoadedPtr))
828     if (PtrOp->getParent() == LoadBB)
829       return false;
830
831   // Scan a few instructions up from the load, to see if it is obviously live at
832   // the entry to its block.
833   BasicBlock::iterator BBIt = LI;
834
835   if (Value *AvailableVal =
836         FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, LoadBB, BBIt, 6)) {
837     // If the value if the load is locally available within the block, just use
838     // it.  This frequently occurs for reg2mem'd allocas.
839     //cerr << "LOAD ELIMINATED:\n" << *BBIt << *LI << "\n";
840
841     // If the returned value is the load itself, replace with an undef. This can
842     // only happen in dead loops.
843     if (AvailableVal == LI) AvailableVal = UndefValue::get(LI->getType());
844     LI->replaceAllUsesWith(AvailableVal);
845     LI->eraseFromParent();
846     return true;
847   }
848
849   // Otherwise, if we scanned the whole block and got to the top of the block,
850   // we know the block is locally transparent to the load.  If not, something
851   // might clobber its value.
852   if (BBIt != LoadBB->begin())
853     return false;
854
855
856   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> PredsScanned;
857   typedef SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> AvailablePredsTy;
858   AvailablePredsTy AvailablePreds;
859   BasicBlock *OneUnavailablePred = 0;
860
861   // If we got here, the loaded value is transparent through to the start of the
862   // block.  Check to see if it is available in any of the predecessor blocks.
863   for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
864        PI != PE; ++PI) {
865     BasicBlock *PredBB = *PI;
866
867     // If we already scanned this predecessor, skip it.
868     if (!PredsScanned.insert(PredBB))
869       continue;
870
871     // Scan the predecessor to see if the value is available in the pred.
872     BBIt = PredBB->end();
873     Value *PredAvailable = FindAvailableLoadedValue(LoadedPtr, PredBB, BBIt, 6);
874     if (!PredAvailable) {
875       OneUnavailablePred = PredBB;
876       continue;
877     }
878
879     // If so, this load is partially redundant.  Remember this info so that we
880     // can create a PHI node.
881     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(PredBB, PredAvailable));
882   }
883
884   // If the loaded value isn't available in any predecessor, it isn't partially
885   // redundant.
886   if (AvailablePreds.empty()) return false;
887
888   // Okay, the loaded value is available in at least one (and maybe all!)
889   // predecessors.  If the value is unavailable in more than one unique
890   // predecessor, we want to insert a merge block for those common predecessors.
891   // This ensures that we only have to insert one reload, thus not increasing
892   // code size.
893   BasicBlock *UnavailablePred = 0;
894
895   // If there is exactly one predecessor where the value is unavailable, the
896   // already computed 'OneUnavailablePred' block is it.  If it ends in an
897   // unconditional branch, we know that it isn't a critical edge.
898   if (PredsScanned.size() == AvailablePreds.size()+1 &&
899       OneUnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1) {
900     UnavailablePred = OneUnavailablePred;
901   } else if (PredsScanned.size() != AvailablePreds.size()) {
902     // Otherwise, we had multiple unavailable predecessors or we had a critical
903     // edge from the one.
904     SmallVector<BasicBlock*, 8> PredsToSplit;
905     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> AvailablePredSet;
906
907     for (unsigned i = 0, e = AvailablePreds.size(); i != e; ++i)
908       AvailablePredSet.insert(AvailablePreds[i].first);
909
910     // Add all the unavailable predecessors to the PredsToSplit list.
911     for (pred_iterator PI = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
912          PI != PE; ++PI) {
913       BasicBlock *P = *PI;
914       // If the predecessor is an indirect goto, we can't split the edge.
915       if (isa<IndirectBrInst>(P->getTerminator()))
916         return false;
917
918       if (!AvailablePredSet.count(P))
919         PredsToSplit.push_back(P);
920     }
921
922     // Split them out to their own block.
923     UnavailablePred =
924       SplitBlockPredecessors(LoadBB, &PredsToSplit[0], PredsToSplit.size(),
925                              "thread-pre-split", this);
926   }
927
928   // If the value isn't available in all predecessors, then there will be
929   // exactly one where it isn't available.  Insert a load on that edge and add
930   // it to the AvailablePreds list.
931   if (UnavailablePred) {
932     assert(UnavailablePred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
933            "Can't handle critical edge here!");
934     LoadInst *NewVal = new LoadInst(LoadedPtr, LI->getName()+".pr", false,
935                                  LI->getAlignment(),
936                                  UnavailablePred->getTerminator());
937     NewVal->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
938     AvailablePreds.push_back(std::make_pair(UnavailablePred, NewVal));
939   }
940
941   // Now we know that each predecessor of this block has a value in
942   // AvailablePreds, sort them for efficient access as we're walking the preds.
943   array_pod_sort(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end());
944
945   // Create a PHI node at the start of the block for the PRE'd load value.
946   pred_iterator PB = pred_begin(LoadBB), PE = pred_end(LoadBB);
947   PHINode *PN = PHINode::Create(LI->getType(), std::distance(PB, PE), "",
948                                 LoadBB->begin());
949   PN->takeName(LI);
950   PN->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
951
952   // Insert new entries into the PHI for each predecessor.  A single block may
953   // have multiple entries here.
954   for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
955     BasicBlock *P = *PI;
956     AvailablePredsTy::iterator I =
957       std::lower_bound(AvailablePreds.begin(), AvailablePreds.end(),
958                        std::make_pair(P, (Value*)0));
959
960     assert(I != AvailablePreds.end() && I->first == P &&
961            "Didn't find entry for predecessor!");
962
963     PN->addIncoming(I->second, I->first);
964   }
965
966   //cerr << "PRE: " << *LI << *PN << "\n";
967
968   LI->replaceAllUsesWith(PN);
969   LI->eraseFromParent();
970
971   return true;
972 }
973
974 /// FindMostPopularDest - The specified list contains multiple possible
975 /// threadable destinations.  Pick the one that occurs the most frequently in
976 /// the list.
977 static BasicBlock *
978 FindMostPopularDest(BasicBlock *BB,
979                     const SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*,
980                                   BasicBlock*> > &PredToDestList) {
981   assert(!PredToDestList.empty());
982
983   // Determine popularity.  If there are multiple possible destinations, we
984   // explicitly choose to ignore 'undef' destinations.  We prefer to thread
985   // blocks with known and real destinations to threading undef.  We'll handle
986   // them later if interesting.
987   DenseMap<BasicBlock*, unsigned> DestPopularity;
988   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
989     if (PredToDestList[i].second)
990       DestPopularity[PredToDestList[i].second]++;
991
992   // Find the most popular dest.
993   DenseMap<BasicBlock*, unsigned>::iterator DPI = DestPopularity.begin();
994   BasicBlock *MostPopularDest = DPI->first;
995   unsigned Popularity = DPI->second;
996   SmallVector<BasicBlock*, 4> SamePopularity;
997
998   for (++DPI; DPI != DestPopularity.end(); ++DPI) {
999     // If the popularity of this entry isn't higher than the popularity we've
1000     // seen so far, ignore it.
1001     if (DPI->second < Popularity)
1002       ; // ignore.
1003     else if (DPI->second == Popularity) {
1004       // If it is the same as what we've seen so far, keep track of it.
1005       SamePopularity.push_back(DPI->first);
1006     } else {
1007       // If it is more popular, remember it.
1008       SamePopularity.clear();
1009       MostPopularDest = DPI->first;
1010       Popularity = DPI->second;
1011     }
1012   }
1013
1014   // Okay, now we know the most popular destination.  If there is more than one
1015   // destination, we need to determine one.  This is arbitrary, but we need
1016   // to make a deterministic decision.  Pick the first one that appears in the
1017   // successor list.
1018   if (!SamePopularity.empty()) {
1019     SamePopularity.push_back(MostPopularDest);
1020     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1021     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
1022       assert(i != TI->getNumSuccessors() && "Didn't find any successor!");
1023
1024       if (std::find(SamePopularity.begin(), SamePopularity.end(),
1025                     TI->getSuccessor(i)) == SamePopularity.end())
1026         continue;
1027
1028       MostPopularDest = TI->getSuccessor(i);
1029       break;
1030     }
1031   }
1032
1033   // Okay, we have finally picked the most popular destination.
1034   return MostPopularDest;
1035 }
1036
1037 bool JumpThreading::ProcessThreadableEdges(Value *Cond, BasicBlock *BB,
1038                                            ConstantPreference Preference) {
1039   // If threading this would thread across a loop header, don't even try to
1040   // thread the edge.
1041   if (LoopHeaders.count(BB))
1042     return false;
1043
1044   PredValueInfoTy PredValues;
1045   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(Cond, BB, PredValues, Preference))
1046     return false;
1047
1048   assert(!PredValues.empty() &&
1049          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1050
1051   DEBUG(dbgs() << "IN BB: " << *BB;
1052         for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
1053           dbgs() << "  BB '" << BB->getName() << "': FOUND condition = "
1054             << *PredValues[i].first
1055             << " for pred '" << PredValues[i].second->getName() << "'.\n";
1056         });
1057
1058   // Decide what we want to thread through.  Convert our list of known values to
1059   // a list of known destinations for each pred.  This also discards duplicate
1060   // predecessors and keeps track of the undefined inputs (which are represented
1061   // as a null dest in the PredToDestList).
1062   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> SeenPreds;
1063   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>, 16> PredToDestList;
1064
1065   BasicBlock *OnlyDest = 0;
1066   BasicBlock *MultipleDestSentinel = (BasicBlock*)(intptr_t)~0ULL;
1067
1068   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i) {
1069     BasicBlock *Pred = PredValues[i].second;
1070     if (!SeenPreds.insert(Pred))
1071       continue;  // Duplicate predecessor entry.
1072
1073     // If the predecessor ends with an indirect goto, we can't change its
1074     // destination.
1075     if (isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator()))
1076       continue;
1077
1078     Constant *Val = PredValues[i].first;
1079
1080     BasicBlock *DestBB;
1081     if (isa<UndefValue>(Val))
1082       DestBB = 0;
1083     else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator()))
1084       DestBB = BI->getSuccessor(cast<ConstantInt>(Val)->isZero());
1085     else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BB->getTerminator()))
1086       DestBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(cast<ConstantInt>(Val)));
1087     else {
1088       assert(isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())
1089               && "Unexpected terminator");
1090       DestBB = cast<BlockAddress>(Val)->getBasicBlock();
1091     }
1092
1093     // If we have exactly one destination, remember it for efficiency below.
1094     if (PredToDestList.empty())
1095       OnlyDest = DestBB;
1096     else if (OnlyDest != DestBB)
1097       OnlyDest = MultipleDestSentinel;
1098
1099     PredToDestList.push_back(std::make_pair(Pred, DestBB));
1100   }
1101
1102   // If all edges were unthreadable, we fail.
1103   if (PredToDestList.empty())
1104     return false;
1105
1106   // Determine which is the most common successor.  If we have many inputs and
1107   // this block is a switch, we want to start by threading the batch that goes
1108   // to the most popular destination first.  If we only know about one
1109   // threadable destination (the common case) we can avoid this.
1110   BasicBlock *MostPopularDest = OnlyDest;
1111
1112   if (MostPopularDest == MultipleDestSentinel)
1113     MostPopularDest = FindMostPopularDest(BB, PredToDestList);
1114
1115   // Now that we know what the most popular destination is, factor all
1116   // predecessors that will jump to it into a single predecessor.
1117   SmallVector<BasicBlock*, 16> PredsToFactor;
1118   for (unsigned i = 0, e = PredToDestList.size(); i != e; ++i)
1119     if (PredToDestList[i].second == MostPopularDest) {
1120       BasicBlock *Pred = PredToDestList[i].first;
1121
1122       // This predecessor may be a switch or something else that has multiple
1123       // edges to the block.  Factor each of these edges by listing them
1124       // according to # occurrences in PredsToFactor.
1125       TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
1126       for (unsigned i = 0, e = PredTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1127         if (PredTI->getSuccessor(i) == BB)
1128           PredsToFactor.push_back(Pred);
1129     }
1130
1131   // If the threadable edges are branching on an undefined value, we get to pick
1132   // the destination that these predecessors should get to.
1133   if (MostPopularDest == 0)
1134     MostPopularDest = BB->getTerminator()->
1135                             getSuccessor(GetBestDestForJumpOnUndef(BB));
1136
1137   // Ok, try to thread it!
1138   return ThreadEdge(BB, PredsToFactor, MostPopularDest);
1139 }
1140
1141 /// ProcessBranchOnPHI - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1142 /// a PHI node in the current block.  See if there are any simplifications we
1143 /// can do based on inputs to the phi node.
1144 ///
1145 bool JumpThreading::ProcessBranchOnPHI(PHINode *PN) {
1146   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1147
1148   // TODO: We could make use of this to do it once for blocks with common PHI
1149   // values.
1150   SmallVector<BasicBlock*, 1> PredBBs;
1151   PredBBs.resize(1);
1152
1153   // If any of the predecessor blocks end in an unconditional branch, we can
1154   // *duplicate* the conditional branch into that block in order to further
1155   // encourage jump threading and to eliminate cases where we have branch on a
1156   // phi of an icmp (branch on icmp is much better).
1157   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1158     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(i);
1159     if (BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator()))
1160       if (PredBr->isUnconditional()) {
1161         PredBBs[0] = PredBB;
1162         // Try to duplicate BB into PredBB.
1163         if (DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, PredBBs))
1164           return true;
1165       }
1166   }
1167
1168   return false;
1169 }
1170
1171 /// ProcessBranchOnXOR - We have an otherwise unthreadable conditional branch on
1172 /// a xor instruction in the current block.  See if there are any
1173 /// simplifications we can do based on inputs to the xor.
1174 ///
1175 bool JumpThreading::ProcessBranchOnXOR(BinaryOperator *BO) {
1176   BasicBlock *BB = BO->getParent();
1177
1178   // If either the LHS or RHS of the xor is a constant, don't do this
1179   // optimization.
1180   if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(0)) ||
1181       isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1182     return false;
1183
1184   // If the first instruction in BB isn't a phi, we won't be able to infer
1185   // anything special about any particular predecessor.
1186   if (!isa<PHINode>(BB->front()))
1187     return false;
1188
1189   // If we have a xor as the branch input to this block, and we know that the
1190   // LHS or RHS of the xor in any predecessor is true/false, then we can clone
1191   // the condition into the predecessor and fix that value to true, saving some
1192   // logical ops on that path and encouraging other paths to simplify.
1193   //
1194   // This copies something like this:
1195   //
1196   //  BB:
1197   //    %X = phi i1 [1],  [%X']
1198   //    %Y = icmp eq i32 %A, %B
1199   //    %Z = xor i1 %X, %Y
1200   //    br i1 %Z, ...
1201   //
1202   // Into:
1203   //  BB':
1204   //    %Y = icmp ne i32 %A, %B
1205   //    br i1 %Z, ...
1206
1207   PredValueInfoTy XorOpValues;
1208   bool isLHS = true;
1209   if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(0), BB, XorOpValues,
1210                                        WantInteger)) {
1211     assert(XorOpValues.empty());
1212     if (!ComputeValueKnownInPredecessors(BO->getOperand(1), BB, XorOpValues,
1213                                          WantInteger))
1214       return false;
1215     isLHS = false;
1216   }
1217
1218   assert(!XorOpValues.empty() &&
1219          "ComputeValueKnownInPredecessors returned true with no values");
1220
1221   // Scan the information to see which is most popular: true or false.  The
1222   // predecessors can be of the set true, false, or undef.
1223   unsigned NumTrue = 0, NumFalse = 0;
1224   for (unsigned i = 0, e = XorOpValues.size(); i != e; ++i) {
1225     if (isa<UndefValue>(XorOpValues[i].first))
1226       // Ignore undefs for the count.
1227       continue;
1228     if (cast<ConstantInt>(XorOpValues[i].first)->isZero())
1229       ++NumFalse;
1230     else
1231       ++NumTrue;
1232   }
1233
1234   // Determine which value to split on, true, false, or undef if neither.
1235   ConstantInt *SplitVal = 0;
1236   if (NumTrue > NumFalse)
1237     SplitVal = ConstantInt::getTrue(BB->getContext());
1238   else if (NumTrue != 0 || NumFalse != 0)
1239     SplitVal = ConstantInt::getFalse(BB->getContext());
1240
1241   // Collect all of the blocks that this can be folded into so that we can
1242   // factor this once and clone it once.
1243   SmallVector<BasicBlock*, 8> BlocksToFoldInto;
1244   for (unsigned i = 0, e = XorOpValues.size(); i != e; ++i) {
1245     if (XorOpValues[i].first != SplitVal &&
1246         !isa<UndefValue>(XorOpValues[i].first))
1247       continue;
1248
1249     BlocksToFoldInto.push_back(XorOpValues[i].second);
1250   }
1251
1252   // If we inferred a value for all of the predecessors, then duplication won't
1253   // help us.  However, we can just replace the LHS or RHS with the constant.
1254   if (BlocksToFoldInto.size() ==
1255       cast<PHINode>(BB->front()).getNumIncomingValues()) {
1256     if (SplitVal == 0) {
1257       // If all preds provide undef, just nuke the xor, because it is undef too.
1258       BO->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BO->getType()));
1259       BO->eraseFromParent();
1260     } else if (SplitVal->isZero()) {
1261       // If all preds provide 0, replace the xor with the other input.
1262       BO->replaceAllUsesWith(BO->getOperand(isLHS));
1263       BO->eraseFromParent();
1264     } else {
1265       // If all preds provide 1, set the computed value to 1.
1266       BO->setOperand(!isLHS, SplitVal);
1267     }
1268
1269     return true;
1270   }
1271
1272   // Try to duplicate BB into PredBB.
1273   return DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BB, BlocksToFoldInto);
1274 }
1275
1276
1277 /// AddPHINodeEntriesForMappedBlock - We're adding 'NewPred' as a new
1278 /// predecessor to the PHIBB block.  If it has PHI nodes, add entries for
1279 /// NewPred using the entries from OldPred (suitably mapped).
1280 static void AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BasicBlock *PHIBB,
1281                                             BasicBlock *OldPred,
1282                                             BasicBlock *NewPred,
1283                                      DenseMap<Instruction*, Value*> &ValueMap) {
1284   for (BasicBlock::iterator PNI = PHIBB->begin();
1285        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PNI); ++PNI) {
1286     // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for the
1287     // DestBlock.
1288     Value *IV = PN->getIncomingValueForBlock(OldPred);
1289
1290     // Remap the value if necessary.
1291     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
1292       DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMap.find(Inst);
1293       if (I != ValueMap.end())
1294         IV = I->second;
1295     }
1296
1297     PN->addIncoming(IV, NewPred);
1298   }
1299 }
1300
1301 /// ThreadEdge - We have decided that it is safe and profitable to factor the
1302 /// blocks in PredBBs to one predecessor, then thread an edge from it to SuccBB
1303 /// across BB.  Transform the IR to reflect this change.
1304 bool JumpThreading::ThreadEdge(BasicBlock *BB,
1305                                const SmallVectorImpl<BasicBlock*> &PredBBs,
1306                                BasicBlock *SuccBB) {
1307   // If threading to the same block as we come from, we would infinite loop.
1308   if (SuccBB == BB) {
1309     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across BB '" << BB->getName()
1310           << "' - would thread to self!\n");
1311     return false;
1312   }
1313
1314   // If threading this would thread across a loop header, don't thread the edge.
1315   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1316   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1317     DEBUG(dbgs() << "  Not threading across loop header BB '" << BB->getName()
1318           << "' to dest BB '" << SuccBB->getName()
1319           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1320     return false;
1321   }
1322
1323   unsigned JumpThreadCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1324   if (JumpThreadCost > Threshold) {
1325     DEBUG(dbgs() << "  Not threading BB '" << BB->getName()
1326           << "' - Cost is too high: " << JumpThreadCost << "\n");
1327     return false;
1328   }
1329
1330   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1331   BasicBlock *PredBB;
1332   if (PredBBs.size() == 1)
1333     PredBB = PredBBs[0];
1334   else {
1335     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1336           << " common predecessors.\n");
1337     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1338                                     ".thr_comm", this);
1339   }
1340
1341   // And finally, do it!
1342   DEBUG(dbgs() << "  Threading edge from '" << PredBB->getName() << "' to '"
1343         << SuccBB->getName() << "' with cost: " << JumpThreadCost
1344         << ", across block:\n    "
1345         << *BB << "\n");
1346
1347   LVI->threadEdge(PredBB, BB, SuccBB);
1348
1349   // We are going to have to map operands from the original BB block to the new
1350   // copy of the block 'NewBB'.  If there are PHI nodes in BB, evaluate them to
1351   // account for entry from PredBB.
1352   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1353
1354   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(),
1355                                          BB->getName()+".thread",
1356                                          BB->getParent(), BB);
1357   NewBB->moveAfter(PredBB);
1358
1359   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1360   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1361     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1362
1363   // Clone the non-phi instructions of BB into NewBB, keeping track of the
1364   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1365   for (; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
1366     Instruction *New = BI->clone();
1367     New->setName(BI->getName());
1368     NewBB->getInstList().push_back(New);
1369     ValueMapping[BI] = New;
1370
1371     // Remap operands to patch up intra-block references.
1372     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1373       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1374         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1375         if (I != ValueMapping.end())
1376           New->setOperand(i, I->second);
1377       }
1378   }
1379
1380   // We didn't copy the terminator from BB over to NewBB, because there is now
1381   // an unconditional jump to SuccBB.  Insert the unconditional jump.
1382   BranchInst *NewBI =BranchInst::Create(SuccBB, NewBB);
1383   NewBI->setDebugLoc(BB->getTerminator()->getDebugLoc());
1384
1385   // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to the
1386   // PHI nodes for NewBB now.
1387   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(SuccBB, BB, NewBB, ValueMapping);
1388
1389   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1390   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1391   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1392   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1393   SSAUpdater SSAUpdate;
1394   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1395   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1396     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1397     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1398     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1399          ++UI) {
1400       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1401       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1402         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1403           continue;
1404       } else if (User->getParent() == BB)
1405         continue;
1406
1407       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1408     }
1409
1410     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1411     if (UsesToRename.empty())
1412       continue;
1413
1414     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1415
1416     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1417     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1418     // with the two values we know.
1419     SSAUpdate.Initialize(I->getType(), I->getName());
1420     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1421     SSAUpdate.AddAvailableValue(NewBB, ValueMapping[I]);
1422
1423     while (!UsesToRename.empty())
1424       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1425     DEBUG(dbgs() << "\n");
1426   }
1427
1428
1429   // Ok, NewBB is good to go.  Update the terminator of PredBB to jump to
1430   // NewBB instead of BB.  This eliminates predecessors from BB, which requires
1431   // us to simplify any PHI nodes in BB.
1432   TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
1433   for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1434     if (PredTerm->getSuccessor(i) == BB) {
1435       BB->removePredecessor(PredBB, true);
1436       PredTerm->setSuccessor(i, NewBB);
1437     }
1438
1439   // At this point, the IR is fully up to date and consistent.  Do a quick scan
1440   // over the new instructions and zap any that are constants or dead.  This
1441   // frequently happens because of phi translation.
1442   SimplifyInstructionsInBlock(NewBB, TD);
1443
1444   // Threaded an edge!
1445   ++NumThreads;
1446   return true;
1447 }
1448
1449 /// DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred - PredBB contains an unconditional branch
1450 /// to BB which contains an i1 PHI node and a conditional branch on that PHI.
1451 /// If we can duplicate the contents of BB up into PredBB do so now, this
1452 /// improves the odds that the branch will be on an analyzable instruction like
1453 /// a compare.
1454 bool JumpThreading::DuplicateCondBranchOnPHIIntoPred(BasicBlock *BB,
1455                                  const SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PredBBs) {
1456   assert(!PredBBs.empty() && "Can't handle an empty set");
1457
1458   // If BB is a loop header, then duplicating this block outside the loop would
1459   // cause us to transform this into an irreducible loop, don't do this.
1460   // See the comments above FindLoopHeaders for justifications and caveats.
1461   if (LoopHeaders.count(BB)) {
1462     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating loop header '" << BB->getName()
1463           << "' into predecessor block '" << PredBBs[0]->getName()
1464           << "' - it might create an irreducible loop!\n");
1465     return false;
1466   }
1467
1468   unsigned DuplicationCost = getJumpThreadDuplicationCost(BB);
1469   if (DuplicationCost > Threshold) {
1470     DEBUG(dbgs() << "  Not duplicating BB '" << BB->getName()
1471           << "' - Cost is too high: " << DuplicationCost << "\n");
1472     return false;
1473   }
1474
1475   // And finally, do it!  Start by factoring the predecessors is needed.
1476   BasicBlock *PredBB;
1477   if (PredBBs.size() == 1)
1478     PredBB = PredBBs[0];
1479   else {
1480     DEBUG(dbgs() << "  Factoring out " << PredBBs.size()
1481           << " common predecessors.\n");
1482     PredBB = SplitBlockPredecessors(BB, &PredBBs[0], PredBBs.size(),
1483                                     ".thr_comm", this);
1484   }
1485
1486   // Okay, we decided to do this!  Clone all the instructions in BB onto the end
1487   // of PredBB.
1488   DEBUG(dbgs() << "  Duplicating block '" << BB->getName() << "' into end of '"
1489         << PredBB->getName() << "' to eliminate branch on phi.  Cost: "
1490         << DuplicationCost << " block is:" << *BB << "\n");
1491
1492   // Unless PredBB ends with an unconditional branch, split the edge so that we
1493   // can just clone the bits from BB into the end of the new PredBB.
1494   BranchInst *OldPredBranch = dyn_cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1495
1496   if (OldPredBranch == 0 || !OldPredBranch->isUnconditional()) {
1497     PredBB = SplitEdge(PredBB, BB, this);
1498     OldPredBranch = cast<BranchInst>(PredBB->getTerminator());
1499   }
1500
1501   // We are going to have to map operands from the original BB block into the
1502   // PredBB block.  Evaluate PHI nodes in BB.
1503   DenseMap<Instruction*, Value*> ValueMapping;
1504
1505   BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1506   for (; PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI); ++BI)
1507     ValueMapping[PN] = PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
1508
1509   // Clone the non-phi instructions of BB into PredBB, keeping track of the
1510   // mapping and using it to remap operands in the cloned instructions.
1511   for (; BI != BB->end(); ++BI) {
1512     Instruction *New = BI->clone();
1513
1514     // Remap operands to patch up intra-block references.
1515     for (unsigned i = 0, e = New->getNumOperands(); i != e; ++i)
1516       if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(New->getOperand(i))) {
1517         DenseMap<Instruction*, Value*>::iterator I = ValueMapping.find(Inst);
1518         if (I != ValueMapping.end())
1519           New->setOperand(i, I->second);
1520       }
1521
1522     // If this instruction can be simplified after the operands are updated,
1523     // just use the simplified value instead.  This frequently happens due to
1524     // phi translation.
1525     if (Value *IV = SimplifyInstruction(New, TD)) {
1526       delete New;
1527       ValueMapping[BI] = IV;
1528     } else {
1529       // Otherwise, insert the new instruction into the block.
1530       New->setName(BI->getName());
1531       PredBB->getInstList().insert(OldPredBranch, New);
1532       ValueMapping[BI] = New;
1533     }
1534   }
1535
1536   // Check to see if the targets of the branch had PHI nodes. If so, we need to
1537   // add entries to the PHI nodes for branch from PredBB now.
1538   BranchInst *BBBranch = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1539   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(0), BB, PredBB,
1540                                   ValueMapping);
1541   AddPHINodeEntriesForMappedBlock(BBBranch->getSuccessor(1), BB, PredBB,
1542                                   ValueMapping);
1543
1544   // If there were values defined in BB that are used outside the block, then we
1545   // now have to update all uses of the value to use either the original value,
1546   // the cloned value, or some PHI derived value.  This can require arbitrary
1547   // PHI insertion, of which we are prepared to do, clean these up now.
1548   SSAUpdater SSAUpdate;
1549   SmallVector<Use*, 16> UsesToRename;
1550   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
1551     // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
1552     // block, and if so, record them in UsesToRename.
1553     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
1554          ++UI) {
1555       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1556       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1557         if (UserPN->getIncomingBlock(UI) == BB)
1558           continue;
1559       } else if (User->getParent() == BB)
1560         continue;
1561
1562       UsesToRename.push_back(&UI.getUse());
1563     }
1564
1565     // If there are no uses outside the block, we're done with this instruction.
1566     if (UsesToRename.empty())
1567       continue;
1568
1569     DEBUG(dbgs() << "JT: Renaming non-local uses of: " << *I << "\n");
1570
1571     // We found a use of I outside of BB.  Rename all uses of I that are outside
1572     // its block to be uses of the appropriate PHI node etc.  See ValuesInBlocks
1573     // with the two values we know.
1574     SSAUpdate.Initialize(I->getType(), I->getName());
1575     SSAUpdate.AddAvailableValue(BB, I);
1576     SSAUpdate.AddAvailableValue(PredBB, ValueMapping[I]);
1577
1578     while (!UsesToRename.empty())
1579       SSAUpdate.RewriteUse(*UsesToRename.pop_back_val());
1580     DEBUG(dbgs() << "\n");
1581   }
1582
1583   // PredBB no longer jumps to BB, remove entries in the PHI node for the edge
1584   // that we nuked.
1585   BB->removePredecessor(PredBB, true);
1586
1587   // Remove the unconditional branch at the end of the PredBB block.
1588   OldPredBranch->eraseFromParent();
1589
1590   ++NumDupes;
1591   return true;
1592 }
1593
1594