lib/Transforms/InstCombine/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   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 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
  12 // algebraic simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add i32 %X, 1
  16 //    %Z = add i32 %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add i32 %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "InstCombine.h"
  39 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  40 #include "llvm/LLVMContext.h"
  41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  43 #include "llvm/Operator.h"
  44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  45 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  46 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  47 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  48 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  50 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  51 #include "llvm/Support/Debug.h"
  52 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  53 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  54 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  55 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  59 #include <algorithm>
  60 #include <climits>
  61 using namespace llvm;
  62 using namespace llvm::PatternMatch;
  63
  64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
  65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
  66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
  67 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
  68
  69
  70 char InstCombiner::ID = 0;
  71 static RegisterPass<InstCombiner>
  72 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
  73
  74 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  75   AU.addPreservedID(LCSSAID);
  76   AU.setPreservesCFG();
  77 }
  78
  79
  80 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
  81 // though a va_arg area.
  82 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
  83   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
  84     if (ITy->getBitWidth() < 32)
  85       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
  86   }
  87   return Ty;
  88 }
  89
  90 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
  91 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
  92 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
  93 bool InstCombiner::ShouldChangeType(const Type *From, const Type *To) const {
  94   assert(isa<IntegerType>(From) && isa<IntegerType>(To));
  95
  96   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
  97   if (!TD) return false;
  98
  99   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
 100   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
 101   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
 102   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
 103
 104   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
 105   // type, don't do the transformation.
 106   if (FromLegal && !ToLegal)
 107     return false;
 108
 109   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
 110   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
 111   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
 112     return false;
 113
 114   return true;
 115 }
 116
 117 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
 118 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
 119 /// operand value, otherwise return null.
 120 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
 121   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
 122     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 123       return O->getOperand(0);
 124     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
 125       if (GEP->hasAllZeroIndices())
 126         return GEP->getPointerOperand();
 127   }
 128   return 0;
 129 }
 130
 131
 132
 133 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 134 // operators:
 135 //
 136 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 137 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 138 //     binary operators.
 139 //
 140 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 141 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 142 //
 143 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 144   bool Changed = false;
 145   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 146     Changed = !I.swapOperands();
 147
 148   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 149
 150   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 151   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 152     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 153       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 154         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 155                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 156                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 157         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 158         I.setOperand(1, Folded);
 159         return true;
 160       }
 161
 162       if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 163         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 164             Op->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
 165           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 166           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 167
 168           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 169           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 170           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
 171                                                     Op1->getOperand(0),
 172                                                     Op1->getName(), &I);
 173           Worklist.Add(New);
 174           I.setOperand(0, New);
 175           I.setOperand(1, Folded);
 176           return true;
 177         }
 178     }
 179   return Changed;
 180 }
 181
 182 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 183 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 184 //
 185 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
 186   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 187     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 188
 189   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 190   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 191     return ConstantExpr::getNeg(C);
 192
 193   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 194     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
 195       return ConstantExpr::getNeg(C);
 196
 197   return 0;
 198 }
 199
 200 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
 201 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
 202 // form).
 203 //
 204 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V) const {
 205   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
 206     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
 207
 208   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 209   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 210     return ConstantExpr::getFNeg(C);
 211
 212   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 213     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
 214       return ConstantExpr::getFNeg(C);
 215
 216   return 0;
 217 }
 218
 219 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
 220 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
 221 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
 222   // ~(~(X)) -> X.
 223   if (BinaryOperator::isNot(V))
 224     return true;
 225
 226   // Constants can be considered to be not'ed values.
 227   if (isa<ConstantInt>(V))
 228     return true;
 229
 230   // Compares can be inverted if they have a single use.
 231   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
 232     return CI->hasOneUse();
 233
 234   return false;
 235 }
 236
 237 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 238   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
 239   // not's to be folded first.
 240   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
 241     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
 242     if (!isFreeToInvert(Operand))
 243       return Operand;
 244   }
 245
 246   // Constants can be considered to be not'ed values...
 247   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 248     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
 249   return 0;
 250 }
 251
 252
 253
 254 /// AddOne - Add one to a ConstantInt.
 255 static Constant *AddOne(Constant *C) {
 256   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 257 }
 258 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt.
 259 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
 260   return ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue()-1);
 261 }
 262
 263
 264 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 265                                              InstCombiner *IC) {
 266   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
 267     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
 268
 269   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 270   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 271   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 272
 273   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 274     if (ConstIsRHS)
 275       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 276     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 277   }
 278
 279   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 280   if (!ConstIsRHS)
 281     std::swap(Op0, Op1);
 282
 283   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 284     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
 285                                     SO->getName()+".op");
 286   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
 287     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 288                                    SO->getName()+".cmp");
 289   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
 290     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 291                                    SO->getName()+".cmp");
 292   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
 293 }
 294
 295 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 296 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 297 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 298 // not have a second operand.
 299 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
 300   // Don't modify shared select instructions
 301   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 302   Value *TV = SI->getOperand(1);
 303   Value *FV = SI->getOperand(2);
 304
 305   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 306     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 307     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(SI->getContext())) return 0;
 308
 309     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
 310     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
 311
 312     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 313                               SelectFalseVal);
 314   }
 315   return 0;
 316 }
 317
 318
 319 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
 320 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
 321 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 322 ///
 323 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
 324 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
 325 /// threading.
 326 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
 327                                          bool AllowAggressive) {
 328   AllowAggressive = false;
 329   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 330   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 331   if (NumPHIValues == 0 ||
 332       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
 333       // hard to make jump threading happen.
 334       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
 335     return 0;
 336
 337
 338   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
 339   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
 340   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
 341   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
 342   // their computation can be expensive without a cost model.
 343   BasicBlock *NonConstBB = 0;
 344   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
 345     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
 346         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
 347       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
 348       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
 349       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
 350
 351       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
 352       // loop.
 353       if (NonConstBB == I.getParent())
 354         return 0;
 355     }
 356
 357   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
 358   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
 359   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
 360   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
 361   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
 362     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
 363     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
 364   }
 365
 366   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 367   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
 368   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 369   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 370   NewPN->takeName(PN);
 371
 372   // Next, add all of the operands to the PHI.
 373   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
 374     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
 375     // not the true/false values.
 376     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
 377     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
 378     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
 379     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 380       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
 381       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 382       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 383       Value *InV = 0;
 384       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 385         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
 386       } else {
 387         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 388         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
 389                                  FalseVInPred,
 390                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
 391         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 392       }
 393       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
 394     }
 395   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
 396     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 397     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 398       Value *InV = 0;
 399       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 400         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
 401           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
 402         else
 403           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
 404       } else {
 405         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 406         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 407           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
 408                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
 409                                        NonConstBB->getTerminator());
 410         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
 411           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
 412                                 CI->getPredicate(),
 413                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
 414                                 NonConstBB->getTerminator());
 415         else
 416           llvm_unreachable("Unknown binop!");
 417
 418         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 419       }
 420       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 421     }
 422   } else {
 423     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
 424     const Type *RetTy = CI->getType();
 425     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 426       Value *InV;
 427       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 428         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
 429       } else {
 430         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 431         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i),
 432                                I.getType(), "phitmp",
 433                                NonConstBB->getTerminator());
 434         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 435       }
 436       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 437     }
 438   }
 439   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 440 }
 441
 442
 443 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
 444 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
 445 ///
 446 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
 447 ///
 448 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
 449 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B)
 450 ///
 451 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
 452 ///   0  A > B
 453 ///   1  A == B
 454 ///   2  A < B
 455 ///
 456 /// <=>  Value  Definition
 457 /// 000     0   Always false
 458 /// 001     1   A >  B
 459 /// 010     2   A == B
 460 /// 011     3   A >= B
 461 /// 100     4   A <  B
 462 /// 101     5   A != B
 463 /// 110     6   A <= B
 464 /// 111     7   Always true
 465 ///
 466 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
 467   switch (ICI->getPredicate()) {
 468     // False -> 0
 469   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
 470   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
 471   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
 472   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
 473   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
 474   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
 475   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
 476   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
 477   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
 478   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
 479     // True -> 7
 480   default:
 481     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
 482     return 0;
 483   }
 484 }
 485
 486 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
 487 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
 488 /// predicate by reference.
 489 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
 490   isOrdered = false;
 491   switch (CC) {
 492   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
 493   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
 494   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
 495   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
 496   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
 497   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
 498   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
 499   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
 500   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
 501   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
 502   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
 503   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
 504   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
 505   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
 506     // True -> 7
 507   default:
 508     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
 509     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
 510     return 0;
 511   }
 512 }
 513
 514 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
 515 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
 516 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
 517 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
 518 static Value *getICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS) {
 519   switch (Code) {
 520   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
 521   case 0:
 522     return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
 523   case 1:
 524     if (Sign)
 525       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
 526     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
 527   case 2:
 528     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
 529   case 3:
 530     if (Sign)
 531       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
 532     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
 533   case 4:
 534     if (Sign)
 535       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
 536     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
 537   case 5:
 538     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
 539   case 6:
 540     if (Sign)
 541       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
 542     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
 543   case 7:
 544     return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 545   }
 546 }
 547
 548 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
 549 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
 550 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
 551 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
 552                            Value *LHS, Value *RHS) {
 553   switch (code) {
 554   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
 555   case  0:
 556     if (isordered)
 557       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
 558     else
 559       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
 560   case  1:
 561     if (isordered)
 562       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
 563     else
 564       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
 565   case  2:
 566     if (isordered)
 567       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
 568     else
 569       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
 570   case  3:
 571     if (isordered)
 572       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
 573     else
 574       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
 575   case  4:
 576     if (isordered)
 577       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
 578     else
 579       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
 580   case  5:
 581     if (isordered)
 582       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
 583     else
 584       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
 585   case  6:
 586     if (isordered)
 587       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
 588     else
 589       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
 590   case  7: return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 591   }
 592 }
 593
 594 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
 595 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
 596 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
 597   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
 598          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
 599          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
 600 }
 601
 602 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 603 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 604 // guaranteed to be a binary operator.
 605 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 606                                     ConstantInt *OpRHS,
 607                                     ConstantInt *AndRHS,
 608                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 609   Value *X = Op->getOperand(0);
 610   Constant *Together = 0;
 611   if (!Op->isShift())
 612     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 613
 614   switch (Op->getOpcode()) {
 615   case Instruction::Xor:
 616     if (Op->hasOneUse()) {
 617       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 618       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 619       And->takeName(Op);
 620       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 621     }
 622     break;
 623   case Instruction::Or:
 624     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
 625       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
 626
 627     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
 628       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 629       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 630       Or->takeName(Op);
 631       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 632     }
 633     break;
 634   case Instruction::Add:
 635     if (Op->hasOneUse()) {
 636       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 637       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 638       // single bit constant.
 639       const APInt &AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
 640
 641       // If there is only one bit set.
 642       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 643         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 644         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 645         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 646         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
 647
 648         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 649         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 650           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 651           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 652           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 653           // no effect.
 654           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 655             TheAnd.setOperand(0, X);
 656             return &TheAnd;
 657           } else {
 658             // Pull the XOR out of the AND.
 659             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 660             NewAnd->takeName(Op);
 661             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 662           }
 663         }
 664       }
 665     }
 666     break;
 667
 668   case Instruction::Shl: {
 669     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 670     // the anded constant includes them, clear them now!
 671     //
 672     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 673     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 674     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 675     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getContext(),
 676                                        AndRHS->getValue() & ShlMask);
 677
 678     if (CI->getValue() == ShlMask) {
 679     // Masking out bits that the shift already masks
 680       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 681     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 682       TheAnd.setOperand(1, CI);
 683       return &TheAnd;
 684     }
 685     break;
 686   }
 687   case Instruction::LShr: {
 688     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 689     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 690     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 691     //
 692     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 693     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 694     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 695     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 696                                        AndRHS->getValue() & ShrMask);
 697
 698     if (CI->getValue() == ShrMask) {
 699     // Masking out bits that the shift already masks.
 700       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 701     } else if (CI != AndRHS) {
 702       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 703       return &TheAnd;
 704     }
 705     break;
 706   }
 707   case Instruction::AShr:
 708     // Signed shr.
 709     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 710     // with an and.
 711     if (Op->hasOneUse()) {
 712       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 713       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 714       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 715       Constant *C = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 716                                      AndRHS->getValue() & ShrMask);
 717       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 718         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 719         // Make the argument unsigned.
 720         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 721         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 722         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 723       }
 724     }
 725     break;
 726   }
 727   return 0;
 728 }
 729
 730
 731 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
 732 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
 733 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 734 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 735 /// insert new instructions.
 736 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 737                                            bool isSigned, bool Inside,
 738                                            Instruction &IB) {
 739   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 740             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 741          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 742
 743   if (Inside) {
 744     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 745       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
 746
 747     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 748     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 749       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 750         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 751       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
 752     }
 753
 754     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 755     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 756     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 757     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 758     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
 759   }
 760
 761   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 762     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
 763
 764   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 765   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 766   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 767     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 768         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 769     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
 770   }
 771
 772   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 773   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 774   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 775   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 776   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 777   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
 778 }
 779
 780 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
 781 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
 782 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 783 // not, since all 1s are not contiguous.
 784 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 785   const APInt& V = Val->getValue();
 786   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 787   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 788
 789   // look for the first zero bit after the run of ones
 790   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 791   // look for the first non-zero bit
 792   ME = V.getActiveBits();
 793   return true;
 794 }
 795
 796 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
 797 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
 798 /// the following xforms:
 799 ///
 800 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 801 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 802 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 803 ///
 804 /// return (A +/- B).
 805 ///
 806 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 807                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 808                                         Instruction &I) {
 809   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 810   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 811       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
 812
 813   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 814
 815   switch (LHSI->getOpcode()) {
 816   default: return 0;
 817   case Instruction::And:
 818     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 819       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 820       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 821            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 822           Mask->getValue().getBitWidth())
 823         break;
 824
 825       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 826       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 827       // is all N is, ignore it.
 828       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 829       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 830         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 831         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 832         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
 833           break;
 834       }
 835     }
 836     return 0;
 837   case Instruction::Or:
 838   case Instruction::Xor:
 839     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 840     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 841          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 842         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 843       break;
 844     return 0;
 845   }
 846
 847   if (isSub)
 848     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 849   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 850 }
 851
 852 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 853 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
 854                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 855   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 856
 857   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 858   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 859     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 860         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 861       LHS->swapOperands();
 862     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 863         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 864       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 865       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 866       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 867       Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1);
 868       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
 869         return I;
 870       // Otherwise, it's a constant boolean value.
 871       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
 872     }
 873   }
 874
 875   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 876   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 877   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 878   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 879   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
 880
 881   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 882     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 883     // where C is a power of 2
 884     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 885         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 886       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 887       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 888     }
 889
 890     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 891     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 892       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 893       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 894     }
 895   }
 896
 897   // From here on, we only handle:
 898   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 899   if (Val != Val2) return 0;
 900
 901   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 902   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 903       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 904       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 905       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 906     return 0;
 907
 908   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 909   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 910     return 0;
 911
 912   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 913   bool ShouldSwap;
 914   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 915       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 916        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 917     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 918   else
 919     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
 920
 921   if (ShouldSwap) {
 922     std::swap(LHS, RHS);
 923     std::swap(LHSCst, RHSCst);
 924     std::swap(LHSCC, RHSCC);
 925   }
 926
 927   // At this point, we know we have have two icmp instructions
 928   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 929   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 930   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 931   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 932   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 933   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
 934
 935   switch (LHSCC) {
 936   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 937   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 938     switch (RHSCC) {
 939     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 940     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
 941     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 942     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 943       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
 944     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
 945     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 946     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 947       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 948     }
 949   case ICmpInst::ICMP_NE:
 950     switch (RHSCC) {
 951     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 952     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 953       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 954         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
 955       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 956     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 957       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 958         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
 959       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 960     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
 961     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
 962     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
 963       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 964     case ICmpInst::ICMP_NE:
 965       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
 966         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
 967         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
 968         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
 969                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
 970       }
 971       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
 972     }
 973     break;
 974   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 975     switch (RHSCC) {
 976     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 977     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
 978     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
 979       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
 980     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
 981       break;
 982     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
 983     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
 984       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 985     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
 986       break;
 987     }
 988     break;
 989   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 990     switch (RHSCC) {
 991     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 992     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
 993     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
 994       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
 995     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
 996       break;
 997     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
 998     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
 999       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1000     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
1001       break;
1002     }
1003     break;
1004   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1005     switch (RHSCC) {
1006     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1007     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
1008     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
1009       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1010     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
1011       break;
1012     case ICmpInst::ICMP_NE:
1013       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
1014         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
1015       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
1016     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
1017       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
1018                              RHSCst, false, true, I);
1019     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
1020       break;
1021     }
1022     break;
1023   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1024     switch (RHSCC) {
1025     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1026     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
1027     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
1028       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1029     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
1030       break;
1031     case ICmpInst::ICMP_NE:
1032       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
1033         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
1034       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
1035     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
1036       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
1037                              RHSCst, true, true, I);
1038     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
1039       break;
1040     }
1041     break;
1042   }
1043
1044   return 0;
1045 }
1046
1047 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
1048                                           FCmpInst *RHS) {
1049
1050   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
1051       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
1052     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
1053     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1054       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1055         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1056         // false.
1057         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1058           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
1059         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
1060                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1061       }
1062
1063     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1064     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
1065     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1066         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1067       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
1068                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1069     return 0;
1070   }
1071
1072   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1073   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1074   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1075
1076
1077   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1078     // Swap RHS operands to match LHS.
1079     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1080     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1081   }
1082
1083   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1084     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
1085     if (Op0CC == Op1CC)
1086       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1087
1088     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1089       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
1090     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1091       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1092     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1093       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1094
1095     bool Op0Ordered;
1096     bool Op1Ordered;
1097     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1098     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1099     if (Op1Pred == 0) {
1100       std::swap(LHS, RHS);
1101       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
1102       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
1103     }
1104     if (Op0Pred == 0) {
1105       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
1106       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
1107       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
1108         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1109
1110       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
1111       // uno && ord -> false
1112       if (!Op0Ordered)
1113         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
1114       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
1115       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS));
1116     }
1117   }
1118
1119   return 0;
1120 }
1121
1122
1123 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1124   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1125   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1126
1127   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
1128     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1129
1130   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1131   // purpose is to compute bits we don't care about.
1132   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1133     return &I;
1134
1135   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1136     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1137     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1138
1139     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1140     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1141       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1142       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1143       switch (Op0I->getOpcode()) {
1144       default: break;
1145       case Instruction::Xor:
1146       case Instruction::Or:
1147         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1148         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1149
1150         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1151           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1152           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1153                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1154           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1155         }
1156         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1157             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1158           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1159           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1160                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1161           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1162         }
1163
1164         break;
1165       case Instruction::Add:
1166         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1167         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1168         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1169         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1170           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1171         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1172           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1173         break;
1174
1175       case Instruction::Sub:
1176         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1177         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1178         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1179         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1180           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1181
1182         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1183         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1184         if (Op0I->hasOneUse()) {
1185           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1186           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1187           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1188
1189           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
1190           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
1191               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1192             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1193             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1194           }
1195         }
1196         break;
1197
1198       case Instruction::Shl:
1199       case Instruction::LShr:
1200         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1201         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1202         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1203           Value *NewICmp =
1204             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1205           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1206         }
1207         break;
1208       }
1209
1210       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1211         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1212           return Res;
1213     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1214       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
1215       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
1216       // frequently occurs for bitfield accesses.
1217       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
1218         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
1219             CastOp->getNumOperands() == 2)
1220           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
1221             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
1222               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
1223               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
1224               // This will fold the two constants together, which may allow
1225               // other simplifications.
1226               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
1227                 CastOp->getOperand(0), I.getType(),
1228                 CastOp->getName()+".shrunk");
1229               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
1230               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
1231               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1232               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1233             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
1234               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
1235               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
1236               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
1237               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
1238                 // trunc(C1)&C2
1239                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
1240             }
1241           }
1242       }
1243     }
1244
1245     // Try to fold constant and into select arguments.
1246     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1247       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1248         return R;
1249     if (isa<PHINode>(Op0))
1250       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1251         return NV;
1252   }
1253
1254
1255   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1256   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1257     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1258       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1259         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1260                                       I.getName()+".demorgan");
1261         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1262       }
1263
1264   {
1265     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1266     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1267     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1268         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1269         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1270       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1271
1272     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1273     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1274         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1275         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1276       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1277
1278     if (Op0->hasOneUse() &&
1279         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1280       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
1281         I.swapOperands();     // Simplify below
1282         std::swap(Op0, Op1);
1283       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
1284         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
1285         I.swapOperands();     // Simplify below
1286         std::swap(Op0, Op1);
1287       }
1288     }
1289
1290     if (Op1->hasOneUse() &&
1291         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1292       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
1293         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
1294         std::swap(A, B);
1295       }
1296       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
1297         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
1298     }
1299
1300     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1301     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1302         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1303       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1304     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1305         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1306       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1307   }
1308
1309   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1))
1310     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
1311       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
1312         return Res;
1313
1314   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1315   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1316     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
1317       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
1318         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1319         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1320             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
1321             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1322             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
1323                               I.getType()) &&
1324             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
1325                               I.getType())) {
1326           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
1327                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
1328           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1329         }
1330       }
1331
1332   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
1333   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1334     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1335       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1336           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1337           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1338         Value *NewOp =
1339           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1340                              SI0->getName());
1341         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1342                                       SI1->getOperand(1));
1343       }
1344   }
1345
1346   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1347   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
1348     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1349       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
1350         return Res;
1351   }
1352
1353   return Changed ? &I : 0;
1354 }
1355
1356 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1357 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1358 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1359 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1360 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1361 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1362 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1363 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1364 /// match.
1365 ///
1366 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1367 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1368 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1369 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1370 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1371 /// byte of ByteValues is actually being set.
1372 ///
1373 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1374 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1375 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1376 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1377 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1378 ///
1379 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1380                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
1381   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1382     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1383     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1384       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1385                                ByteValues) ||
1386              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1387                                ByteValues);
1388     }
1389
1390     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1391     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1392     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1393       unsigned ShAmt =
1394         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1395       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1396       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1397         return true;
1398
1399       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1400       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1401         // X << 2 -> collect(X, +2)
1402         OverallLeftShift += ByteShift;
1403         ByteMask >>= ByteShift;
1404       } else {
1405         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1406         OverallLeftShift -= ByteShift;
1407         ByteMask <<= ByteShift;
1408         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1409       }
1410
1411       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1412       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1413
1414       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1415                                ByteValues);
1416     }
1417
1418     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1419     // corresponding bytes in ByteMask.
1420     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1421         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1422       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1423       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1424       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1425       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1426
1427       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1428         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1429         // the and mask is.
1430         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1431           continue;
1432
1433         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1434         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1435         if (MaskB == 0) {
1436           ByteMask &= ~(1U << i);
1437           continue;
1438         }
1439
1440         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1441         if (MaskB != Byte)
1442           return true;
1443
1444         // Otherwise, this byte is kept.
1445       }
1446
1447       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1448                                ByteValues);
1449     }
1450   }
1451
1452   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1453   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1454   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1455   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1456   // their ultimate destination.
1457   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1458   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
1459
1460   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1461   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1462   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1463   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1464   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1465   // low part, it must be shifted left.
1466   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1467   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
1468     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1469       return true;
1470   } else {
1471     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1472       return true;
1473   }
1474
1475   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1476   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1477   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1478     return true;
1479   ByteValues[DestByteNo] = V;
1480   return false;
1481 }
1482
1483 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1484 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1485 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1486   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1487   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1488       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1489       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1490     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1491
1492   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1493   /// defines each byte.
1494   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1495   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1496
1497   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1498   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1499   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1500     return 0;
1501
1502   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1503   Value *V = ByteValues[0];
1504   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1505
1506   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1507   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1508     if (ByteValues[i] != V)
1509       return 0;
1510   const Type *Tys[] = { ITy };
1511   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1512   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
1513   return CallInst::Create(F, V);
1514 }
1515
1516 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1517 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1518 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1519 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1520                                          Value *C, Value *D) {
1521   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1522   Value *Cond = 0;
1523   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
1524     return 0;
1525
1526   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1527   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
1528     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1529   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
1530     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1531   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1532   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
1533     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1534   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
1535     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1536   return 0;
1537 }
1538
1539 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1540 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
1541                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1542   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1543
1544   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1545   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1546     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1547         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1548       LHS->swapOperands();
1549     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1550         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1551       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1552       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1553       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1554       Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1);
1555       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1556         return I;
1557       // Otherwise, it's a constant boolean value.
1558       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
1559     }
1560   }
1561
1562   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1563   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1564   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1565   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1566   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
1567
1568   // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1569   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC &&
1570       LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1571     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1572     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1573   }
1574
1575   // From here on, we only handle:
1576   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1577   if (Val != Val2) return 0;
1578
1579   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1580   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1581       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1582       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1583       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1584     return 0;
1585
1586   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1587   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1588     return 0;
1589
1590   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1591   bool ShouldSwap;
1592   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1593       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1594        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1595     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1596   else
1597     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1598
1599   if (ShouldSwap) {
1600     std::swap(LHS, RHS);
1601     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1602     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1603   }
1604
1605   // At this point, we know we have have two icmp instructions
1606   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1607   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1608   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1609   // icmp folding check above), that the two constants are not
1610   // equal.
1611   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1612
1613   switch (LHSCC) {
1614   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1615   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1616     switch (RHSCC) {
1617     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1618     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1619       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1620         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1621         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1622         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1623         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1624         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
1625       }
1626       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1627     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1628     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1629       break;
1630     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1631     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1632     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1633       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1634     }
1635     break;
1636   case ICmpInst::ICMP_NE:
1637     switch (RHSCC) {
1638     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1639     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1640     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1641     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1642       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1643     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1644     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1645     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1646       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
1647     }
1648     break;
1649   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1650     switch (RHSCC) {
1651     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1652     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1653       break;
1654     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1655       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1656       // this can cause overflow.
1657       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1658         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1659       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
1660                              false, false, I);
1661     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1662       break;
1663     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1664     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1665       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1666     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1667       break;
1668     }
1669     break;
1670   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1671     switch (RHSCC) {
1672     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1673     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1674       break;
1675     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1676       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1677       // this can cause overflow.
1678       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1679         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1680       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
1681                              true, false, I);
1682     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1683       break;
1684     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1685     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1686       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1687     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1688       break;
1689     }
1690     break;
1691   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1692     switch (RHSCC) {
1693     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1694     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1695     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1696       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1697     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1698       break;
1699     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1700     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1701       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
1702     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1703       break;
1704     }
1705     break;
1706   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1707     switch (RHSCC) {
1708     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1709     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1710     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1711       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1712     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1713       break;
1714     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1715     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1716       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
1717     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1718       break;
1719     }
1720     break;
1721   }
1722   return 0;
1723 }
1724
1725 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
1726                                          FCmpInst *RHS) {
1727   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1728       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1729       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1730     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1731       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1732         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1733         // true.
1734         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1735           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
1736
1737         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1738         // rest.
1739         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
1740                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1741       }
1742
1743     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1744     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1745     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1746         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1747       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
1748                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1749
1750     return 0;
1751   }
1752
1753   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1754   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1755   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1756
1757   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1758     // Swap RHS operands to match LHS.
1759     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1760     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1761   }
1762   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1763     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1764     if (Op0CC == Op1CC)
1765       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
1766                           Op0LHS, Op0RHS);
1767     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1768       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
1769     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1770       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1771     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1772       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1773     bool Op0Ordered;
1774     bool Op1Ordered;
1775     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1776     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1777     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1778       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1779       // or'ed predicates.
1780       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS);
1781       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1782         return I;
1783       // Otherwise, it's a constant boolean value...
1784       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
1785     }
1786   }
1787   return 0;
1788 }
1789
1790 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1791 ///
1792 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1793 ///
1794 /// into:
1795 ///
1796 ///     (A & C1) | B
1797 ///
1798 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1799 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1800                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1801   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1802   if (!CI1) return 0;
1803
1804   Value *V1 = 0;
1805   ConstantInt *CI2 = 0;
1806   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
1807
1808   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1809   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
1810
1811   if (V1 == A || V1 == B) {
1812     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1813     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1814   }
1815
1816   return 0;
1817 }
1818
1819 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1820   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1821   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1822
1823   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
1824     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1825
1826
1827   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1828   // purpose is to compute bits we don't care about.
1829   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1830     return &I;
1831
1832   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1833     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
1834     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1835     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1836         Op0->hasOneUse()) {
1837       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1838       Or->takeName(Op0);
1839       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
1840                          ConstantInt::get(I.getContext(),
1841                                           RHS->getValue() | C1->getValue()));
1842     }
1843
1844     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1845     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1846         Op0->hasOneUse()) {
1847       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1848       Or->takeName(Op0);
1849       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
1850                  ConstantInt::get(I.getContext(),
1851                                   C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
1852     }
1853
1854     // Try to fold constant and into select arguments.
1855     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1856       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1857         return R;
1858     if (isa<PHINode>(Op0))
1859       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1860         return NV;
1861   }
1862
1863   Value *A = 0, *B = 0;
1864   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
1865
1866   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1867   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1868   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1869       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1870       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
1871        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
1872     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1873       return BSwap;
1874   }
1875
1876   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1877   if (Op0->hasOneUse() &&
1878       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1879       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
1880     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
1881     NOr->takeName(Op0);
1882     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1883   }
1884
1885   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1886   if (Op1->hasOneUse() &&
1887       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1888       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
1889     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
1890     NOr->takeName(Op0);
1891     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1892   }
1893
1894   // (A & C)|(B & D)
1895   Value *C = 0, *D = 0;
1896   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1897       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1898     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
1899     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1900     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1901     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1902       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1903       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1904       // replace with V+N.
1905       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1906         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1907             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1908           // Add commutes, try both ways.
1909           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
1910             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1911           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
1912             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1913         }
1914         // Or commutes, try both ways.
1915         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
1916             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1917           // Add commutes, try both ways.
1918           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
1919             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1920           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
1921             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1922         }
1923       }
1924
1925       // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
1926       // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
1927       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
1928         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1929             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
1930              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
1931           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
1932                                ConstantInt::get(A->getContext(),
1933                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1934         // Or commutes, try both ways.
1935         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1936             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
1937              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
1938           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
1939                                ConstantInt::get(B->getContext(),
1940                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1941       }
1942     }
1943
1944     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
1945     // terms for V1 & (V2|V3).
1946     if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse()) {
1947       V1 = 0;
1948       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
1949         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
1950       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
1951         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
1952       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
1953         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
1954       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
1955         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
1956
1957       if (V1) {
1958         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
1959         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
1960       }
1961     }
1962
1963     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
1964     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
1965       return Match;
1966     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
1967       return Match;
1968     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
1969       return Match;
1970     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
1971       return Match;
1972
1973     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
1974     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
1975          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
1976       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
1977     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
1978     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
1979          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
1980       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
1981     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
1982     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
1983          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
1984       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1985     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
1986     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
1987          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
1988       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
1989   }
1990
1991   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
1992   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1993     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1994       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1995           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1996           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1997         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1998                                          SI0->getName());
1999         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
2000                                       SI1->getOperand(1));
2001       }
2002   }
2003
2004   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2005   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
2006       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2007     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
2008     if (Ret) return Ret;
2009   }
2010   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2011   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
2012       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2013     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
2014     if (Ret) return Ret;
2015   }
2016
2017   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2018   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
2019     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
2020       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
2021         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
2022                                         I.getName()+".demorgan");
2023         return BinaryOperator::CreateNot(And);
2024       }
2025
2026   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2027     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2028       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
2029         return Res;
2030
2031   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
2032   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2033     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2034       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
2035         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
2036             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
2037           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2038           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2039               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
2040               // Only do this if the casts both really cause code to be
2041               // generated.
2042               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2043                                 I.getType()) &&
2044               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2045                                 I.getType())) {
2046             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
2047                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
2048             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2049           }
2050         }
2051       }
2052   }
2053
2054
2055   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2056   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
2057     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2058       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
2059         return Res;
2060   }
2061
2062   return Changed ? &I : 0;
2063 }
2064
2065 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2066   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2067   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2068
2069   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
2070     if (isa<UndefValue>(Op0))
2071       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
2072       // idiom (misuse).
2073       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2074     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2075   }
2076
2077   // xor X, X = 0
2078   if (Op0 == Op1)
2079     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2080
2081   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2082   // purpose is to compute bits we don't care about.
2083   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2084     return &I;
2085   if (isa<VectorType>(I.getType()))
2086     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2087       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
2088
2089   // Is this a ~ operation?
2090   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
2091     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
2092       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
2093           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2094         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
2095         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
2096         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
2097           Op0I->swapOperands();
2098         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2099           Value *NotY =
2100             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
2101                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2102           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2103             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
2104           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
2105         }
2106
2107         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
2108         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
2109         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
2110             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
2111           Value *NotX =
2112             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
2113           Value *NotY =
2114             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
2115           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2116             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2117           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2118         }
2119       }
2120     }
2121   }
2122
2123
2124   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2125     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
2126       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2127       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
2128         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
2129                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
2130
2131       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
2132         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
2133                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
2134     }
2135
2136     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2137     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2138       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2139         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2140           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2141           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2142               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode,
2143                                            ConstantInt::getTrue(I.getContext()),
2144                                             Op0C->getDestTy()))) {
2145             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2146             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2147           }
2148         }
2149       }
2150     }
2151
2152     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2153       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2154       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2155         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2156           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2157           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2158                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2159           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2160         }
2161
2162       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2163         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2164           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2165           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2166             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2167             return BinaryOperator::CreateSub(
2168                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2169                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2170                                       Op0I->getOperand(0));
2171           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2172             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2173             Constant *C = ConstantInt::get(I.getContext(),
2174                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2175             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2176
2177           }
2178         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2179           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2180           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2181             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2182             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2183             // NewRHS.
2184             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2185             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2186                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2187             Worklist.Add(Op0I);
2188             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2189             I.setOperand(1, NewRHS);
2190             return &I;
2191           }
2192         }
2193       }
2194     }
2195
2196     // Try to fold constant and into select arguments.
2197     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2198       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2199         return R;
2200     if (isa<PHINode>(Op0))
2201       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2202         return NV;
2203   }
2204
2205   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2206     if (X == Op1)
2207       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2208
2209   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2210     if (X == Op0)
2211       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2212
2213
2214   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2215   if (Op1I) {
2216     Value *A, *B;
2217     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2218       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2219         Op1I->swapOperands();
2220         I.swapOperands();
2221         std::swap(Op0, Op1);
2222       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2223         I.swapOperands();     // Simplified below.
2224         std::swap(Op0, Op1);
2225       }
2226     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
2227       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
2228     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
2229       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
2230     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2231                Op1I->hasOneUse()){
2232       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2233         Op1I->swapOperands();
2234         std::swap(A, B);
2235       }
2236       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2237         I.swapOperands();     // Simplified below.
2238         std::swap(Op0, Op1);
2239       }
2240     }
2241   }
2242
2243   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2244   if (Op0I) {
2245     Value *A, *B;
2246     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2247         Op0I->hasOneUse()) {
2248       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2249         std::swap(A, B);
2250       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2251         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
2252     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
2253       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
2254     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
2255       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
2256     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2257                Op0I->hasOneUse()){
2258       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2259         std::swap(A, B);
2260       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2261           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2262         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
2263       }
2264     }
2265   }
2266
2267   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
2268   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
2269       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
2270       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
2271       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
2272     Value *NewOp =
2273       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
2274                          Op0I->getName());
2275     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
2276                                   Op1I->getOperand(1));
2277   }
2278
2279   if (Op0I && Op1I) {
2280     Value *A, *B, *C, *D;
2281     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2282     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2283         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2284       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2285         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2286     }
2287     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2288     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2289         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2290       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2291         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2292     }
2293
2294     // (A & B)^(C & D)
2295     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
2296         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2297         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2298       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
2299       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
2300       if (A == C)
2301         X = A, Y = B, Z = D;
2302       else if (A == D)
2303         X = A, Y = B, Z = C;
2304       else if (B == C)
2305         X = B, Y = A, Z = D;
2306       else if (B == D)
2307         X = B, Y = A, Z = C;
2308
2309       if (X) {
2310         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
2311         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
2312       }
2313     }
2314   }
2315
2316   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2317   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2318     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2319       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2320         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2321             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2322           LHS->swapOperands();
2323         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2324             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2325           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2326           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2327           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2328           Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1);
2329           if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2330             return I;
2331           // Otherwise, it's a constant boolean value.
2332           return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
2333         }
2334       }
2335
2336   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2337   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2338     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2339       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2340         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2341         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
2342             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2343             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2344                               I.getType()) &&
2345             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2346                               I.getType())) {
2347           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2348                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2349           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2350         }
2351       }
2352   }
2353
2354   return Changed ? &I : 0;
2355 }
2356
2357
2358 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
2359   return commonShiftTransforms(I);
2360 }
2361
2362 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
2363   return commonShiftTransforms(I);
2364 }
2365
2366 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
2367   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
2368     return R;
2369
2370   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2371
2372   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
2373   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2374     if (CSI->isAllOnesValue())
2375       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
2376
2377   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
2378   if (MaskedValueIsZero(Op0,
2379                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
2380     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
2381
2382   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
2383   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
2384   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
2385     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2386
2387   return 0;
2388 }
2389
2390 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
2391   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
2392   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2393
2394   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
2395   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
2396   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
2397       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
2398     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2399
2400   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2401     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
2402       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2403     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
2404       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2405   }
2406   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
2407     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
2408       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2409     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
2410       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2411   }
2412
2413   // See if we can fold away this shift.
2414   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2415     return &I;
2416
2417   // Try to fold constant and into select arguments.
2418   if (isa<Constant>(Op0))
2419     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2420       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2421         return R;
2422
2423   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
2424     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
2425       return Res;
2426   return 0;
2427 }
2428
2429 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
2430                                                BinaryOperator &I) {
2431   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
2432
2433   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2434   // purpose is to compute bits we don't care about.
2435   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
2436
2437   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
2438   // a signed shift.
2439   //
2440   if (Op1->uge(TypeBits)) {
2441     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
2442       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2443     else {
2444       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
2445       return &I;
2446     }
2447   }
2448
2449   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
2450   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2451     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
2452       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2453         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
2454                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
2455
2456   // Try to fold constant and into select arguments.
2457   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2458     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2459       return R;
2460   if (isa<PHINode>(Op0))
2461     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2462       return NV;
2463
2464   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
2465   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
2466     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
2467     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
2468     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
2469     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
2470     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
2471     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
2472     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() &&
2473         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
2474       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
2475       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
2476       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
2477       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
2478
2479       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
2480       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
2481       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
2482       // other xforms later if dead.
2483       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
2484       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
2485       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
2486
2487       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
2488       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
2489       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
2490       // mask as appropriate.
2491       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
2492         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
2493       else {
2494         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
2495         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
2496       }
2497
2498       // shift1 & 0x00FF
2499       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh,
2500                                       ConstantInt::get(I.getContext(), MaskV),
2501                                       TI->getName());
2502
2503       // Return the value truncated to the interesting size.
2504       return new TruncInst(And, I.getType());
2505     }
2506   }
2507
2508   if (Op0->hasOneUse()) {
2509     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2510       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
2511       Value *V1, *V2;
2512       ConstantInt *CC;
2513       switch (Op0BO->getOpcode()) {
2514         default: break;
2515         case Instruction::Add:
2516         case Instruction::And:
2517         case Instruction::Or:
2518         case Instruction::Xor: {
2519           // These operators commute.
2520           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
2521           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
2522               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
2523                     m_Specific(Op1)))) {
2524             Value *YS =         // (Y << C)
2525               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
2526             // (X + (Y << C))
2527             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
2528                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
2529             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
2530             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
2531                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
2532           }
2533
2534           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
2535           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
2536           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
2537               match(Op0BOOp1,
2538                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
2539                           m_ConstantInt(CC))) &&
2540               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2541             Value *YS =   // (Y << C)
2542               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
2543                                            Op0BO->getName());
2544             // X & (CC << C)
2545             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
2546                                            V1->getName()+".mask");
2547             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
2548           }
2549         }
2550
2551         // FALL THROUGH.
2552         case Instruction::Sub: {
2553           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
2554           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
2555               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
2556                     m_Specific(Op1)))) {
2557             Value *YS =  // (Y << C)
2558               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
2559             // (X + (Y << C))
2560             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
2561                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
2562             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
2563             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
2564                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
2565           }
2566
2567           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
2568           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
2569               match(Op0BO->getOperand(0),
2570                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
2571                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
2572               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
2573                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2574             Value *YS = // (Y << C)
2575               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
2576             // X & (CC << C)
2577             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
2578                                            V1->getName()+".mask");
2579
2580             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
2581           }
2582
2583           break;
2584         }
2585       }
2586
2587
2588       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
2589       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
2590       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
2591         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
2592         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
2593
2594         switch (Op0BO->getOpcode()) {
2595           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
2596           case Instruction::Add:
2597             isValid = isLeftShift;
2598             break;
2599           case Instruction::Or:
2600           case Instruction::Xor:
2601             highBitSet = false;
2602             break;
2603           case Instruction::And:
2604             highBitSet = true;
2605             break;
2606         }
2607
2608         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
2609         // by the logical operation, do not perform the transformation.
2610         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
2611         // the constant which would cause it to be modified for this
2612         // operation.
2613         //
2614         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
2615           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
2616
2617         if (isValid) {
2618           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
2619
2620           Value *NewShift =
2621             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
2622           NewShift->takeName(Op0BO);
2623
2624           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
2625                                         NewRHS);
2626         }
2627       }
2628     }
2629   }
2630
2631   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
2632   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2633   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
2634     ShiftOp = 0;
2635
2636   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
2637     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
2638     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
2639     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
2640     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
2641     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
2642     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
2643
2644     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
2645
2646     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
2647
2648     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
2649     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
2650       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
2651       // saturates.
2652       if (AmtSum >= TypeBits) {
2653         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
2654           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2655         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
2656       }
2657
2658       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
2659                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
2660     }
2661
2662     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
2663         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
2664       if (AmtSum >= TypeBits)
2665         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2666
2667       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
2668       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
2669     }
2670
2671     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
2672         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
2673       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
2674       if (AmtSum >= TypeBits)
2675         AmtSum = TypeBits-1;
2676
2677       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
2678
2679       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
2680       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
2681                                        ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
2682     }
2683
2684     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
2685     // right.  See if the amounts are equal.
2686     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
2687       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
2688       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
2689         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
2690         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
2691                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
2692       }
2693       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
2694       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
2695         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
2696         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
2697                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
2698       }
2699       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
2700       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
2701       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
2702       // generators.
2703       const Type *SExtType = 0;
2704       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
2705       case 1  :
2706       case 8  :
2707       case 16 :
2708       case 32 :
2709       case 64 :
2710       case 128:
2711         SExtType = IntegerType::get(I.getContext(),
2712                                     Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
2713         break;
2714       default: break;
2715       }
2716       if (SExtType)
2717         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
2718       // Otherwise, we can't handle it yet.
2719     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
2720       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
2721
2722       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
2723       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
2724         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
2725                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
2726         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
2727
2728         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
2729         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
2730                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
2731       }
2732
2733       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
2734       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
2735         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
2736         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
2737
2738         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
2739         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
2740                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
2741       }
2742
2743       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
2744     } else {
2745       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
2746       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
2747
2748       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
2749       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
2750         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
2751                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
2752         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
2753                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
2754
2755         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
2756         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
2757                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
2758       }
2759
2760       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
2761       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
2762         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
2763         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
2764
2765         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
2766         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
2767                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
2768       }
2769
2770       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
2771     }
2772   }
2773   return 0;
2774 }
2775
2776
2777
2778 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
2779 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
2780 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
2781 /// resultant element type, otherwise return null.
2782 const Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset,
2783                                           SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
2784   if (!TD) return 0;
2785   if (!Ty->isSized()) return 0;
2786
2787   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
2788   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
2789   // is something like [0 x {int, int}]
2790   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
2791   int64_t FirstIdx = 0;
2792   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
2793     FirstIdx = Offset/TySize;
2794     Offset -= FirstIdx*TySize;
2795
2796     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
2797     if (Offset < 0) {
2798       --FirstIdx;
2799       Offset += TySize;
2800       assert(Offset >= 0);
2801     }
2802     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
2803   }
2804
2805   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
2806
2807   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
2808   while (Offset) {
2809     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
2810     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
2811       return 0;
2812
2813     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
2814       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
2815       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
2816              "Offset must stay within the indexed type");
2817
2818       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
2819       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
2820                                             Elt));
2821
2822       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
2823       Ty = STy->getElementType(Elt);
2824     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
2825       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
2826       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
2827       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
2828       Offset %= EltSize;
2829       Ty = AT->getElementType();
2830     } else {
2831       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
2832       return 0;
2833     }
2834   }
2835
2836   return Ty;
2837 }
2838
2839
2840 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
2841 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
2842 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
2843 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
2844 /// their preferred alignment from the beginning.
2845 ///
2846 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
2847                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
2848
2849   User *U = dyn_cast<User>(V);
2850   if (!U) return Align;
2851
2852   switch (Operator::getOpcode(U)) {
2853   default: break;
2854   case Instruction::BitCast:
2855     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
2856   case Instruction::GetElementPtr: {
2857     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
2858     bool AllZeroOperands = true;
2859     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
2860       if (!isa<Constant>(*i) ||
2861           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
2862         AllZeroOperands = false;
2863         break;
2864       }
2865
2866     if (AllZeroOperands) {
2867       // Treat this like a bitcast.
2868       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
2869     }
2870     break;
2871   }
2872   }
2873
2874   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
2875     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
2876     // of the global.
2877     if (!GV->isDeclaration()) {
2878       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
2879         Align = GV->getAlignment();
2880       else {
2881         GV->setAlignment(PrefAlign);
2882         Align = PrefAlign;
2883       }
2884     }
2885   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
2886     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
2887     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
2888       Align = AI->getAlignment();
2889     else {
2890       AI->setAlignment(PrefAlign);
2891       Align = PrefAlign;
2892     }
2893   }
2894
2895   return Align;
2896 }
2897
2898 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
2899 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
2900 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
2901 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
2902 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
2903                                                   unsigned PrefAlign) {
2904   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
2905                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
2906   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2907   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2908   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
2909   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
2910   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
2911
2912   if (PrefAlign > Align)
2913     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
2914
2915     // We don't need to make any adjustment.
2916   return Align;
2917 }
2918
2919 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
2920   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
2921   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
2922   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
2923   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
2924
2925   if (CopyAlign < MinAlign) {
2926     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
2927                                              MinAlign, false));
2928     return MI;
2929   }
2930
2931   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
2932   // load/store.
2933   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
2934   if (MemOpLength == 0) return 0;
2935
2936   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
2937   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
2938   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
2939   // case.
2940   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
2941   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
2942
2943   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
2944     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
2945
2946   // Use an integer load+store unless we can find something better.
2947   Type *NewPtrTy =
2948             PointerType::getUnqual(IntegerType::get(MI->getContext(), Size<<3));
2949
2950   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
2951   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
2952   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
2953   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
2954   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
2955   // integer datatype.
2956   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
2957     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
2958     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
2959       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
2960       // down through these levels if so.
2961       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
2962         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
2963           if (STy->getNumElements() == 1)
2964             SrcETy = STy->getElementType(0);
2965           else
2966             break;
2967         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
2968           if (ATy->getNumElements() == 1)
2969             SrcETy = ATy->getElementType();
2970           else
2971             break;
2972         } else
2973           break;
2974       }
2975
2976       if (SrcETy->isSingleValueType())
2977         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
2978     }
2979   }
2980
2981
2982   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
2983   // infer, use it.
2984   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
2985   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
2986
2987   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
2988   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
2989   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
2990   InsertNewInstBefore(L, *MI);
2991   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
2992
2993   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
2994   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
2995   return MI;
2996 }
2997
2998 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
2999   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
3000   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
3001     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
3002                                              Alignment, false));
3003     return MI;
3004   }
3005
3006   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
3007   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
3008   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
3009   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(MI->getContext()))
3010     return 0;
3011   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
3012   Alignment = MI->getAlignment();
3013
3014   // If the length is zero, this is a no-op
3015   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
3016
3017   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
3018   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
3019     const Type *ITy = IntegerType::get(MI->getContext(), Len*8);  // n=1 -> i8.
3020
3021     Value *Dest = MI->getDest();
3022     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
3023
3024     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
3025     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
3026
3027     // Extract the fill value and store.
3028     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
3029     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
3030                                       Dest, false, Alignment), *MI);
3031
3032     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
3033     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
3034     return MI;
3035   }
3036
3037   return 0;
3038 }
3039
3040
3041 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
3042 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
3043 /// the heavy lifting.
3044 ///
3045 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
3046   if (isFreeCall(&CI))
3047     return visitFree(CI);
3048
3049   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
3050   // callee isn't.
3051   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
3052       !CI.doesNotThrow()) {
3053     CI.setDoesNotThrow();
3054     return &CI;
3055   }
3056
3057   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
3058   if (!II) return visitCallSite(&CI);
3059
3060   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
3061   // visitCallSite.
3062   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
3063     bool Changed = false;
3064
3065     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
3066     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
3067       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
3068
3069       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
3070         if (CI->getZExtValue() == 1) {
3071           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
3072           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
3073           // alignment is sufficient.
3074         }
3075     }
3076
3077     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
3078     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
3079     // into a call to memcpy.
3080     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
3081       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
3082         if (GVSrc->isConstant()) {
3083           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
3084           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
3085           const Type *Tys[1];
3086           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
3087           CI.setOperand(0,
3088                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
3089           Changed = true;
3090         }
3091     }
3092
3093     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) {
3094       // memmove(x,x,size) -> noop.
3095       if (MTI->getSource() == MTI->getDest())
3096         return EraseInstFromFunction(CI);
3097     }
3098
3099     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
3100     // set, update the alignment.
3101     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
3102       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
3103         return I;
3104     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
3105       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
3106         return I;
3107     }
3108
3109     if (Changed) return II;
3110   }
3111
3112   switch (II->getIntrinsicID()) {
3113   default: break;
3114   case Intrinsic::bswap:
3115     // bswap(bswap(x)) -> x
3116     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
3117       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
3118         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
3119
3120     // bswap(trunc(bswap(x))) -> trunc(lshr(x, c))
3121     if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(II->getOperand(1))) {
3122       if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(TI->getOperand(0)))
3123         if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
3124           unsigned C = Operand->getType()->getPrimitiveSizeInBits() -
3125                        TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3126           Value *CV = ConstantInt::get(Operand->getType(), C);
3127           Value *V = Builder->CreateLShr(Operand->getOperand(1), CV);
3128           return new TruncInst(V, TI->getType());
3129         }
3130     }
3131
3132     break;
3133   case Intrinsic::powi:
3134     if (ConstantInt *Power = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
3135       // powi(x, 0) -> 1.0
3136       if (Power->isZero())
3137         return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0));
3138       // powi(x, 1) -> x
3139       if (Power->isOne())
3140         return ReplaceInstUsesWith(CI, II->getOperand(1));
3141       // powi(x, -1) -> 1/x
3142       if (Power->isAllOnesValue())
3143         return BinaryOperator::CreateFDiv(ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0),
3144                                           II->getOperand(1));
3145     }
3146     break;
3147   case Intrinsic::cttz: {
3148     // If all bits below the first known one are known zero,
3149     // this value is constant.
3150     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
3151     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
3152     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
3153     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
3154     ComputeMaskedBits(II->getOperand(1), APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3155                       KnownZero, KnownOne);
3156     unsigned TrailingZeros = KnownOne.countTrailingZeros();
3157     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailingZeros));
3158     if ((Mask & KnownZero) == Mask)
3159       return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantInt::get(IT,
3160                                  APInt(BitWidth, TrailingZeros)));
3161
3162     }
3163     break;
3164   case Intrinsic::ctlz: {
3165     // If all bits above the first known one are known zero,
3166     // this value is constant.
3167     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
3168     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
3169     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
3170     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
3171     ComputeMaskedBits(II->getOperand(1), APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3172                       KnownZero, KnownOne);
3173     unsigned LeadingZeros = KnownOne.countLeadingZeros();
3174     APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadingZeros));
3175     if ((Mask & KnownZero) == Mask)
3176       return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantInt::get(IT,
3177                                  APInt(BitWidth, LeadingZeros)));
3178
3179     }
3180     break;
3181   case Intrinsic::uadd_with_overflow: {
3182     Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
3183     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
3184     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
3185     APInt Mask = APInt::getSignBit(BitWidth);
3186     APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
3187     APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
3188     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
3189     bool LHSKnownNegative = LHSKnownOne[BitWidth - 1];
3190     bool LHSKnownPositive = LHSKnownZero[BitWidth - 1];
3191
3192     if (LHSKnownNegative || LHSKnownPositive) {
3193       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
3194       APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
3195       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
3196       bool RHSKnownNegative = RHSKnownOne[BitWidth - 1];
3197       bool RHSKnownPositive = RHSKnownZero[BitWidth - 1];
3198       if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
3199         // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
3200         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
3201         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS, "", &CI);
3202         Worklist.Add(Add);
3203         Constant *V[] = {
3204           UndefValue::get(LHS->getType()),ConstantInt::getTrue(II->getContext())
3205         };
3206         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
3207         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
3208       }
3209
3210       if (LHSKnownPositive && RHSKnownPositive) {
3211         // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
3212         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
3213         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateNUWAdd(LHS, RHS, "", &CI);
3214         Worklist.Add(Add);
3215         Constant *V[] = {
3216           UndefValue::get(LHS->getType()),
3217           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
3218         };
3219         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
3220         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
3221       }
3222     }
3223   }
3224   // FALL THROUGH uadd into sadd
3225   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
3226     // Canonicalize constants into the RHS.
3227     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
3228         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
3229       Value *LHS = II->getOperand(1);
3230       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
3231       II->setOperand(2, LHS);
3232       return II;
3233     }
3234
3235     // X + undef -> undef
3236     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
3237       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
3238
3239     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
3240       // X + 0 -> {X, false}
3241       if (RHS->isZero()) {
3242         Constant *V[] = {
3243           UndefValue::get(II->getOperand(0)->getType()),
3244           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
3245         };
3246         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
3247         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
3248       }
3249     }
3250     break;
3251   case Intrinsic::usub_with_overflow:
3252   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
3253     // undef - X -> undef
3254     // X - undef -> undef
3255     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(1)) ||
3256         isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
3257       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
3258
3259     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
3260       // X - 0 -> {X, false}
3261       if (RHS->isZero()) {
3262         Constant *V[] = {
3263           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
3264           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
3265         };
3266         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
3267         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
3268       }
3269     }
3270     break;
3271   case Intrinsic::umul_with_overflow:
3272   case Intrinsic::smul_with_overflow:
3273     // Canonicalize constants into the RHS.
3274     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
3275         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
3276       Value *LHS = II->getOperand(1);
3277       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
3278       II->setOperand(2, LHS);
3279       return II;
3280     }
3281
3282     // X * undef -> undef
3283     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
3284       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
3285
3286     if (ConstantInt *RHSI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
3287       // X*0 -> {0, false}
3288       if (RHSI->isZero())
3289         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(II->getType()));
3290
3291       // X * 1 -> {X, false}
3292       if (RHSI->equalsInt(1)) {
3293         Constant *V[] = {
3294           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
3295           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
3296         };
3297         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
3298         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
3299       }
3300     }
3301     break;
3302   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
3303   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
3304   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
3305   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
3306   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
3307     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
3308     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
3309     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
3310       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
3311                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
3312       return new LoadInst(Ptr);
3313     }
3314     break;
3315   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
3316   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
3317     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
3318     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
3319       const Type *OpPtrTy =
3320         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
3321       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
3322       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
3323     }
3324     break;
3325   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
3326   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
3327   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
3328     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
3329     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
3330       const Type *OpPtrTy =
3331         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
3332       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
3333       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
3334     }
3335     break;
3336
3337   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
3338     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
3339     // we can simplify the input based on that, do so now.
3340     unsigned VWidth =
3341       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
3342     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
3343     APInt UndefElts(VWidth, 0);
3344     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
3345                                               UndefElts)) {
3346       II->setOperand(1, V);
3347       return II;
3348     }
3349     break;
3350   }
3351
3352   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
3353     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
3354     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
3355       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
3356
3357       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
3358       bool AllEltsOk = true;
3359       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
3360         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) &&
3361             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
3362           AllEltsOk = false;
3363           break;
3364         }
3365       }
3366
3367       if (AllEltsOk) {
3368         // Cast the input vectors to byte vectors.
3369         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
3370         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
3371         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
3372
3373         // Only extract each element once.
3374         Value *ExtractedElts[32];
3375         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
3376
3377         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
3378           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
3379             continue;
3380           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
3381           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
3382
3383           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
3384             ExtractedElts[Idx] =
3385               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1,
3386                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
3387                                    Idx&15, false), "tmp");
3388           }
3389
3390           // Insert this value into the result vector.
3391           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
3392                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
3393                                           i, false), "tmp");
3394         }
3395         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
3396       }
3397     }
3398     break;
3399
3400   case Intrinsic::stackrestore: {
3401     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
3402     // happen when variable allocas are DCE'd.
3403     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
3404       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
3405         BasicBlock::iterator BI = SS;
3406         if (&*++BI == II)
3407           return EraseInstFromFunction(CI);
3408       }
3409     }
3410
3411     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
3412     // same block without an intervening call/alloca.
3413     BasicBlock::iterator BI = II;
3414     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
3415     bool CannotRemove = false;
3416     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
3417       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
3418         CannotRemove = true;
3419         break;
3420       }
3421       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
3422         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
3423           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
3424           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
3425             return EraseInstFromFunction(CI);
3426           // Otherwise, ignore the intrinsic.
3427         } else {
3428           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
3429           // restore.
3430           CannotRemove = true;
3431           break;
3432         }
3433       }
3434     }
3435
3436     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
3437     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
3438     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
3439       return EraseInstFromFunction(CI);
3440     break;
3441   }
3442   }
3443
3444   return visitCallSite(II);
3445 }
3446
3447 // InvokeInst simplification
3448 //
3449 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
3450   return visitCallSite(&II);
3451 }
3452
3453 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value
3454 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
3455 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
3456                                          const CastInst * const CI,
3457                                          const TargetData * const TD,
3458                                          const int ix) {
3459   if (!CI->isLosslessCast())
3460     return false;
3461
3462   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
3463   // can't change to a type with a different size.  If the size were
3464   // passed explicitly we could avoid this check.
3465   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
3466     return true;
3467
3468   const Type* SrcTy =
3469             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
3470   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
3471   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
3472     return false;
3473   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
3474     return false;
3475   return true;
3476 }
3477
3478 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
3479 //
3480 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
3481   bool Changed = false;
3482
3483   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
3484   // to the arguments of the call/invoke.
3485   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
3486
3487   Value *Callee = CS.getCalledValue();
3488
3489   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
3490     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
3491       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
3492       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
3493       // be unreachable, as the call is undefined.
3494       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
3495                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())),
3496                                   OldCall);
3497       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
3498       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
3499       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
3500         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
3501       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
3502         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
3503       return 0;
3504     }
3505
3506   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
3507     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
3508     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
3509     // that we can't modify the CFG here.
3510     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
3511                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())),
3512                   CS.getInstruction());
3513
3514     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
3515     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
3516     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
3517       CS.getInstruction()->
3518         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
3519
3520     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
3521       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
3522       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
3523                          ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()), II);
3524     }
3525     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
3526   }
3527
3528   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
3529     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
3530       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
3531         return transformCallThroughTrampoline(CS);
3532
3533   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
3534   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
3535   if (FTy->isVarArg()) {
3536     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
3537     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
3538     // the call.
3539     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
3540            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
3541       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
3542       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
3543         *I = CI->getOperand(0);
3544         Changed = true;
3545       }
3546     }
3547   }
3548
3549   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
3550     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
3551     CS.setDoesNotThrow();
3552     Changed = true;
3553   }
3554
3555   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
3556 }
3557
3558 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
3559 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
3560 //
3561 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
3562   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
3563   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
3564   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast ||
3565       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
3566     return false;
3567   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
3568   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
3569   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
3570
3571   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
3572   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
3573   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
3574   //
3575   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
3576   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
3577   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
3578
3579   if (isa<StructType>(NewRetTy))
3580     return false; // TODO: Handle multiple return values.
3581
3582   // Check to see if we are changing the return type...
3583   if (OldRetTy != NewRetTy) {
3584     if (Callee->isDeclaration() &&
3585         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
3586         // a pointer to an integer of the same size.
3587         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
3588            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
3589           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
3590            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
3591       return false;   // Cannot transform this return value.
3592
3593     if (!Caller->use_empty() &&
3594         // void -> non-void is handled specially
3595         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
3596       return false;   // Cannot transform this return value.
3597
3598     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
3599       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
3600       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
3601         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
3602     }
3603
3604     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
3605     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
3606     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
3607     // the critical edge).  Bail out in this case.
3608     if (!Caller->use_empty())
3609       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
3610         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
3611              UI != E; ++UI)
3612           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
3613             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
3614                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
3615               return false;
3616   }
3617
3618   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
3619   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
3620
3621   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
3622   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
3623     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
3624     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
3625
3626     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
3627       return false;   // Cannot transform this parameter value.
3628
3629     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1)
3630         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
3631       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
3632
3633     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
3634     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
3635     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
3636       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
3637       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
3638               (isa<PointerType>(ActTy) ||
3639               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
3640     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
3641   }
3642
3643   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
3644       Callee->isDeclaration())
3645     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
3646
3647   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
3648       !CallerPAL.isEmpty())
3649     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
3650     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
3651     // that are compatible with being a vararg call argument.
3652     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
3653       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
3654         break;
3655       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
3656       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
3657         return false;
3658     }
3659
3660   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
3661   // inserting cast instructions as necessary...
3662   std::vector<Value*> Args;
3663   Args.reserve(NumActualArgs);
3664   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
3665   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
3666
3667   // Get any return attributes.
3668   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
3669
3670   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
3671   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
3672   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
3673
3674   // Add the new return attributes.
3675   if (RAttrs)
3676     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
3677
3678   AI = CS.arg_begin();
3679   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
3680     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
3681     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
3682       Args.push_back(*AI);
3683     } else {
3684       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
3685           false, ParamTy, false);
3686       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
3687     }
3688
3689     // Add any parameter attributes.
3690     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
3691       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
3692   }
3693
3694   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
3695   // now.
3696   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
3697     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
3698
3699   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
3700   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
3701     if (!FT->isVarArg()) {
3702       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
3703              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
3704     } else {
3705       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
3706       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
3707         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
3708         if (PTy != (*AI)->getType()) {
3709           // Must promote to pass through va_arg area!
3710           Instruction::CastOps opcode =
3711             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
3712           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
3713         } else {
3714           Args.push_back(*AI);
3715         }
3716
3717         // Add any parameter attributes.
3718         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
3719           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
3720       }
3721     }
3722   }
3723
3724   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
3725     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
3726
3727   if (NewRetTy->isVoidTy())
3728     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
3729
3730   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
3731                                                      attrVec.end());
3732
3733   Instruction *NC;
3734   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
3735     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
3736                             Args.begin(), Args.end(),
3737                             Caller->getName(), Caller);
3738     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
3739     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
3740   } else {
3741     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
3742                           Caller->getName(), Caller);
3743     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
3744     if (CI->isTailCall())
3745       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
3746     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
3747     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
3748   }
3749
3750   // Insert a cast of the return type as necessary.
3751   Value *NV = NC;
3752   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
3753     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
3754       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false,
3755                                                             OldRetTy, false);
3756       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
3757
3758       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
3759       // non-phi, instruction in the normal successor block.
3760       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
3761         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
3762         InsertNewInstBefore(NC, *I);
3763       } else {
3764         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
3765         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
3766       }
3767       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
3768     } else {
3769       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
3770     }
3771   }
3772
3773
3774   if (!Caller->use_empty())
3775     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
3776
3777   EraseInstFromFunction(*Caller);
3778   return true;
3779 }
3780
3781 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
3782 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
3783 //
3784 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
3785   Value *Callee = CS.getCalledValue();
3786   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
3787   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
3788   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
3789
3790   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
3791   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
3792   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
3793     return 0;
3794
3795   IntrinsicInst *Tramp =
3796     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
3797
3798   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
3799   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
3800   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
3801
3802   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
3803   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
3804     unsigned NestIdx = 1;
3805     const Type *NestTy = 0;
3806     Attributes NestAttr = Attribute::None;
3807
3808     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
3809     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
3810          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
3811       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
3812         // Record the parameter type and any other attributes.
3813         NestTy = *I;
3814         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
3815         break;
3816       }
3817
3818     if (NestTy) {
3819       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
3820       std::vector<Value*> NewArgs;
3821       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
3822
3823       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
3824       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
3825
3826       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
3827       // mean appending it.  Likewise for attributes.
3828
3829       // Add any result attributes.
3830       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
3831         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
3832
3833       {
3834         unsigned Idx = 1;
3835         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
3836         do {
3837           if (Idx == NestIdx) {
3838             // Add the chain argument and attributes.
3839             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
3840             if (NestVal->getType() != NestTy)
3841               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
3842             NewArgs.push_back(NestVal);
3843             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
3844           }
3845
3846           if (I == E)
3847             break;
3848
3849           // Add the original argument and attributes.
3850           NewArgs.push_back(*I);
3851           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
3852             NewAttrs.push_back
3853               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
3854
3855           ++Idx, ++I;
3856         } while (1);
3857       }
3858
3859       // Add any function attributes.
3860       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
3861         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
3862
3863       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
3864       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
3865       // with the chain parameter inserted.
3866
3867       std::vector<const Type*> NewTypes;
3868       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
3869
3870       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
3871       // mean appending it.
3872       {
3873         unsigned Idx = 1;
3874         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
3875           E = FTy->param_end();
3876
3877         do {
3878           if (Idx == NestIdx)
3879             // Add the chain's type.
3880             NewTypes.push_back(NestTy);
3881
3882           if (I == E)
3883             break;
3884
3885           // Add the original type.
3886           NewTypes.push_back(*I);
3887
3888           ++Idx, ++I;
3889         } while (1);
3890       }
3891
3892       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
3893       // code sort out any function type mismatches.
3894       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes,
3895                                                 FTy->isVarArg());
3896       Constant *NewCallee =
3897         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
3898         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF,
3899                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
3900       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
3901                                                    NewAttrs.end());
3902
3903       Instruction *NewCaller;
3904       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
3905         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
3906                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
3907                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
3908                                        Caller->getName(), Caller);
3909         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
3910         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
3911       } else {
3912         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
3913                                      Caller->getName(), Caller);
3914         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
3915           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
3916         cast<CallInst>(NewCaller)->
3917           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
3918         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
3919       }
3920       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
3921         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
3922       Caller->eraseFromParent();
3923       Worklist.Remove(Caller);
3924       return 0;
3925     }
3926   }
3927
3928   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
3929   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
3930   // code sort out any function type mismatches.
3931   Constant *NewCallee =
3932     NestF->getType() == PTy ? NestF :
3933                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
3934   CS.setCalledFunction(NewCallee);
3935   return CS.getInstruction();
3936 }
3937
3938
3939
3940 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
3941   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
3942
3943   if (Value *V = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD))
3944     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
3945
3946   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
3947
3948   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
3949     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
3950
3951   // Eliminate unneeded casts for indices.
3952   if (TD) {
3953     bool MadeChange = false;
3954     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
3955
3956     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
3957     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
3958          I != E; ++I, ++GTI) {
3959       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
3960
3961       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
3962       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
3963       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
3964       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
3965       if (OpBits == PtrSize)
3966         continue;
3967
3968       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
3969       MadeChange = true;
3970     }
3971     if (MadeChange) return &GEP;
3972   }
3973
3974   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
3975   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
3976   // getelementptr instructions into a single instruction.
3977   //
3978   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
3979     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
3980     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
3981     // avoids us creating a TON of code in some cases.
3982     //
3983     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
3984           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
3985       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
3986         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
3987
3988     SmallVector<Value*, 8> Indices;
3989
3990     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
3991     bool EndsWithSequential = false;
3992     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
3993          I != E; ++I)
3994       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
3995
3996     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
3997     if (EndsWithSequential) {
3998       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
3999       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
4000       //
4001       Value *Sum;
4002       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
4003       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
4004       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
4005         Sum = GO1;
4006       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
4007         Sum = SO1;
4008       } else {
4009         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
4010         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
4011         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
4012         // normalized.
4013         if (SO1->getType() != GO1->getType())
4014           return 0;
4015         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
4016       }
4017
4018       // Update the GEP in place if possible.
4019       if (Src->getNumOperands() == 2) {
4020         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
4021         GEP.setOperand(1, Sum);
4022         return &GEP;
4023       }
4024       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
4025       Indices.push_back(Sum);
4026       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
4027     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
4028                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
4029                Src->getNumOperands() != 1) {
4030       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
4031       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
4032       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4033     }
4034
4035     if (!Indices.empty())
4036       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
4037               Src->isInBounds()) ?
4038         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
4039                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
4040         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
4041                                   Indices.end(), GEP.getName());
4042   }
4043
4044   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
4045   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
4046     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
4047
4048     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't
4049     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
4050     if (getBitCastOperand(X)) {
4051       Worklist.AddValue(PtrOp);
4052       return 0;
4053     }
4054
4055     bool HasZeroPointerIndex = false;
4056     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
4057       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
4058
4059     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
4060     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
4061     //
4062     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
4063     //           into     : GEP i8* X, ...
4064     //
4065     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
4066     if (HasZeroPointerIndex) {
4067       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
4068       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
4069       if (const ArrayType *CATy =
4070           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
4071         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
4072         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
4073           // -> GEP i8* X, ...
4074           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4075           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
4076             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
4077                                               GEP.getName()) :
4078             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
4079                                       GEP.getName());
4080         }
4081
4082         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
4083           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
4084           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
4085             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
4086             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
4087             // to an array of the same type as the destination pointer
4088             // array.  Because the array type is never stepped over (there
4089             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
4090             GEP.setOperand(0, X);
4091             return &GEP;
4092           }
4093         }
4094       }
4095     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
4096       // Transform things like:
4097       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
4098       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
4099       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
4100       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
4101       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4102           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
4103           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
4104         Value *Idx[2];
4105         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
4106         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
4107         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
4108           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
4109           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
4110         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
4111         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
4112       }
4113
4114       // Transform things like:
4115       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
4116       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
4117       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
4118
4119       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4120           ResElTy == Type::getInt8Ty(GEP.getContext())) {
4121         uint64_t ArrayEltSize =
4122             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
4123
4124         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
4125         // allow either a mul, shift, or constant here.
4126         Value *NewIdx = 0;
4127         ConstantInt *Scale = 0;
4128         if (ArrayEltSize == 1) {
4129           NewIdx = GEP.getOperand(1);
4130           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
4131         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
4132           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
4133           Scale = CI;
4134         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
4135           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
4136               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4137             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
4138             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
4139             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
4140                                      1ULL << ShAmtVal);
4141             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4142           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
4143                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4144             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
4145             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4146           }
4147         }
4148
4149         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
4150         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
4151         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
4152         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
4153         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
4154             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
4155           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
4156                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
4157           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
4158             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
4159                                                        false /*ZExt*/);
4160             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
4161           }
4162
4163           // Insert the new GEP instruction.
4164           Value *Idx[2];
4165           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
4166           Idx[1] = NewIdx;
4167           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
4168             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
4169             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
4170           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
4171           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
4172         }
4173       }
4174     }
4175   }
4176
4177   /// See if we can simplify:
4178   ///   X = bitcast A* to B*
4179   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
4180   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
4181   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
4182   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
4183     if (TD &&
4184         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
4185       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
4186       // a constant back from EmitGEPOffset.
4187       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP));
4188       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
4189
4190       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
4191       // with a bitcast of the real input to the dest type.
4192       if (Offset == 0) {
4193         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
4194         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
4195         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
4196             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
4197           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
4198           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
4199             if (I != BCI) {
4200               I->takeName(BCI);
4201               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
4202               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
4203             }
4204             return &GEP;
4205           }
4206         }
4207         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
4208       }
4209
4210       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
4211       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
4212       // GEP.
4213       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
4214       const Type *InTy =
4215         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
4216       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices)) {
4217         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
4218           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
4219                                      NewIndices.end()) :
4220           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
4221                              NewIndices.end());
4222
4223         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
4224           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
4225         NGEP->takeName(&GEP);
4226         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
4227       }
4228     }
4229   }
4230
4231   return 0;
4232 }
4233
4234 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
4235   Value *Op = FI.getOperand(1);
4236
4237   // free undef -> unreachable.
4238   if (isa<UndefValue>(Op)) {
4239     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
4240     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
4241            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())), &FI);
4242     return EraseInstFromFunction(FI);
4243   }
4244
4245   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
4246   // when lots of inlining happens.
4247   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
4248     return EraseInstFromFunction(FI);
4249
4250   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
4251   if (isMalloc(Op)) {
4252     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
4253       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
4254         EraseInstFromFunction(FI);
4255         EraseInstFromFunction(*CI);
4256         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
4257       }
4258     } else {
4259       // Op is a call to malloc
4260       if (Op->hasOneUse()) {
4261         EraseInstFromFunction(FI);
4262         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
4263       }
4264     }
4265   }
4266
4267   return 0;
4268 }
4269
4270
4271
4272 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
4273   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
4274   Value *X = 0;
4275   BasicBlock *TrueDest;
4276   BasicBlock *FalseDest;
4277   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
4278       !isa<Constant>(X)) {
4279     // Swap Destinations and condition...
4280     BI.setCondition(X);
4281     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
4282     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
4283     return &BI;
4284   }
4285
4286   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
4287   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
4288   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
4289                              TrueDest, FalseDest)) &&
4290       BI.getCondition()->hasOneUse())
4291     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
4292         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
4293       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
4294       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
4295
4296       // Swap Destinations and condition.
4297       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
4298       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
4299       Worklist.Add(Cond);
4300       return &BI;
4301     }
4302
4303   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
4304   ICmpInst::Predicate IPred;
4305   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
4306                       TrueDest, FalseDest)) &&
4307       BI.getCondition()->hasOneUse())
4308     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4309         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
4310         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
4311       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
4312       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
4313       // Swap Destinations and condition.
4314       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
4315       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
4316       Worklist.Add(Cond);
4317       return &BI;
4318     }
4319
4320   return 0;
4321 }
4322
4323 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
4324   Value *Cond = SI.getCondition();
4325   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
4326     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
4327       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4328         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
4329         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
4330           SI.setOperand(i,
4331                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
4332                                                 AddRHS));
4333         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
4334         Worklist.Add(I);
4335         return &SI;
4336       }
4337   }
4338   return 0;
4339 }
4340
4341 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
4342   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
4343
4344   if (!EV.hasIndices())
4345     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
4346
4347   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
4348     if (isa<UndefValue>(C))
4349       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
4350
4351     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
4352       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
4353
4354     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
4355       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
4356       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
4357       if (EV.getNumIndices() > 1)
4358         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
4359         // first index
4360         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
4361       else
4362         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
4363     }
4364     return 0; // Can't handle other constants
4365   }
4366   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
4367     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
4368     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
4369     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
4370          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
4371          exti != exte && insi != inse;
4372          ++exti, ++insi) {
4373       if (*insi != *exti)
4374         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
4375         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
4376         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
4377         // operand of the insert. i.e., replace
4378         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
4379         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
4380         // with
4381         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
4382         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
4383                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
4384     }
4385     if (exti == exte && insi == inse)
4386       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
4387       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
4388       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
4389       // with "i32 42"
4390       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
4391     if (exti == exte) {
4392       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
4393       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
4394       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
4395       // with
4396       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
4397       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
4398       // by switching the order of the insert and extract (though the
4399       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
4400       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
4401                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
4402       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
4403                                      insi, inse);
4404     }
4405     if (insi == inse)
4406       // The insert list is a prefix of the extract list
4407       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
4408       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
4409       // i.e., replace
4410       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
4411       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
4412       // with
4413       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
4414       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
4415                                       exti, exte);
4416   }
4417   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
4418     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
4419     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
4420     // just get one value..
4421     if (II->hasOneUse()) {
4422       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
4423       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
4424       // and replace it with a traditional binary instruction.
4425       switch (II->getIntrinsicID()) {
4426       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
4427       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
4428         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
4429           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
4430           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
4431           EraseInstFromFunction(*II);
4432           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
4433         }
4434         break;
4435       case Intrinsic::usub_with_overflow:
4436       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
4437         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
4438           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
4439           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
4440           EraseInstFromFunction(*II);
4441           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
4442         }
4443         break;
4444       case Intrinsic::umul_with_overflow:
4445       case Intrinsic::smul_with_overflow:
4446         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
4447           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
4448           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
4449           EraseInstFromFunction(*II);
4450           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
4451         }
4452         break;
4453       default:
4454         break;
4455       }
4456     }
4457   }
4458   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
4459   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
4460   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
4461   // the value inserted, if appropriate).
4462   return 0;
4463 }
4464
4465
4466
4467
4468 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
4469 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
4470 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
4471 /// end of its block.
4472 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
4473   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
4474
4475   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
4476   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
4477     return false;
4478
4479   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
4480   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
4481         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
4482     return false;
4483
4484   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
4485   // the end of block that could change the value.
4486   if (I->mayReadFromMemory()) {
4487     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
4488          Scan != E; ++Scan)
4489       if (Scan->mayWriteToMemory())
4490         return false;
4491   }
4492
4493   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
4494
4495   I->moveBefore(InsertPos);
4496   ++NumSunkInst;
4497   return true;
4498 }
4499
4500
4501 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
4502 /// all reachable code to the worklist.
4503 ///
4504 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
4505 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
4506 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
4507 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
4508 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
4509 ///
4510 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
4511                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
4512                                        InstCombiner &IC,
4513                                        const TargetData *TD) {
4514   bool MadeIRChange = false;
4515   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
4516   Worklist.push_back(BB);
4517
4518   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
4519   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
4520
4521   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
4522
4523   while (!Worklist.empty()) {
4524     BB = Worklist.back();
4525     Worklist.pop_back();
4526
4527     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
4528     if (!Visited.insert(BB)) continue;
4529
4530     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
4531       Instruction *Inst = BBI++;
4532
4533       // DCE instruction if trivially dead.
4534       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
4535         ++NumDeadInst;
4536         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
4537         Inst->eraseFromParent();
4538         continue;
4539       }
4540
4541       // ConstantProp instruction if trivially constant.
4542       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
4543         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
4544           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
4545                        << *Inst << '\n');
4546           Inst->replaceAllUsesWith(C);
4547           ++NumConstProp;
4548           Inst->eraseFromParent();
4549           continue;
4550         }
4551
4552
4553
4554       if (TD) {
4555         // See if we can constant fold its operands.
4556         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
4557              i != e; ++i) {
4558           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
4559           if (CE == 0) continue;
4560
4561           // If we already folded this constant, don't try again.
4562           if (!FoldedConstants.insert(CE))
4563             continue;
4564
4565           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
4566           if (NewC && NewC != CE) {
4567             *i = NewC;
4568             MadeIRChange = true;
4569           }
4570         }
4571       }
4572
4573
4574       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
4575     }
4576
4577     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
4578     // constant, only visit the reachable successor.
4579     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
4580     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
4581       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
4582         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
4583         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
4584         Worklist.push_back(ReachableBB);
4585         continue;
4586       }
4587     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
4588       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
4589         // See if this is an explicit destination.
4590         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
4591           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
4592             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
4593             Worklist.push_back(ReachableBB);
4594             continue;
4595           }
4596
4597         // Otherwise it is the default destination.
4598         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
4599         continue;
4600       }
4601     }
4602
4603     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
4604       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
4605   }
4606
4607   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
4608   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
4609   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
4610   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
4611   // some N^2 behavior in pathological cases.
4612   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
4613                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
4614
4615   return MadeIRChange;
4616 }
4617
4618 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
4619   MadeIRChange = false;
4620
4621   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
4622         << F.getNameStr() << "\n");
4623
4624   {
4625     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
4626     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
4627     // track of which blocks we visit.
4628     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
4629     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
4630
4631     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
4632     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
4633     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
4634     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
4635       if (!Visited.count(BB)) {
4636         Instruction *Term = BB->getTerminator();
4637         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
4638           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
4639
4640           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
4641           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
4642           // going to do one without it.
4643           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
4644             ++NumDeadInst;
4645             MadeIRChange = true;
4646           }
4647
4648           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
4649           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
4650           if (!I->getType()->isVoidTy())
4651             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
4652           I->eraseFromParent();
4653         }
4654       }
4655   }
4656
4657   while (!Worklist.isEmpty()) {
4658     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
4659     if (I == 0) continue;  // skip null values.
4660
4661     // Check to see if we can DCE the instruction.
4662     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
4663       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
4664       EraseInstFromFunction(*I);
4665       ++NumDeadInst;
4666       MadeIRChange = true;
4667       continue;
4668     }
4669
4670     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
4671     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
4672       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
4673         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
4674
4675         // Add operands to the worklist.
4676         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
4677         ++NumConstProp;
4678         EraseInstFromFunction(*I);
4679         MadeIRChange = true;
4680         continue;
4681       }
4682
4683     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
4684     if (I->hasOneUse()) {
4685       BasicBlock *BB = I->getParent();
4686       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
4687       BasicBlock *UserParent;
4688
4689       // Get the block the use occurs in.
4690       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
4691         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
4692       else
4693         UserParent = UserInst->getParent();
4694
4695       if (UserParent != BB) {
4696         bool UserIsSuccessor = false;
4697         // See if the user is one of our successors.
4698         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
4699           if (*SI == UserParent) {
4700             UserIsSuccessor = true;
4701             break;
4702           }
4703
4704         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
4705         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
4706         // otherwise), we can keep going.
4707         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
4708           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
4709           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
4710       }
4711     }
4712
4713     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
4714     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
4715
4716 #ifndef NDEBUG
4717     std::string OrigI;
4718 #endif
4719     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
4720     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
4721
4722     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
4723       ++NumCombined;
4724       // Should we replace the old instruction with a new one?
4725       if (Result != I) {
4726         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
4727                      << "    New = " << *Result << '\n');
4728
4729         // Everything uses the new instruction now.
4730         I->replaceAllUsesWith(Result);
4731
4732         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
4733         Worklist.Add(Result);
4734         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
4735
4736         // Move the name to the new instruction first.
4737         Result->takeName(I);
4738
4739         // Insert the new instruction into the basic block...
4740         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
4741         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
4742
4743         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
4744           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
4745             ++InsertPos;
4746
4747         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
4748
4749         EraseInstFromFunction(*I);
4750       } else {
4751 #ifndef NDEBUG
4752         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
4753                      << "    New = " << *I << '\n');
4754 #endif
4755
4756         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
4757         // if so, remove it.
4758         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
4759           EraseInstFromFunction(*I);
4760         } else {
4761           Worklist.Add(I);
4762           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
4763         }
4764       }
4765       MadeIRChange = true;
4766     }
4767   }
4768
4769   Worklist.Zap();
4770   return MadeIRChange;
4771 }
4772
4773
4774 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
4775   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
4776   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
4777
4778
4779   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
4780   /// instructions into the worklist when they are created.
4781   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
4782     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
4783                InstCombineIRInserter(Worklist));
4784   Builder = &TheBuilder;
4785
4786   bool EverMadeChange = false;
4787
4788   // Iterate while there is work to do.
4789   unsigned Iteration = 0;
4790   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
4791     EverMadeChange = true;
4792
4793   Builder = 0;
4794   return EverMadeChange;
4795 }
4796
4797 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
4798   return new InstCombiner();
4799 }