Fix for sanitizer crash introduced in r209049
[oota-llvm.git] / 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 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
37 #include "InstCombine.h"
38 #include "llvm-c/Initialization.h"
39 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
40 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
41 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
44 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
45 #include "llvm/IR/CFG.h"
46 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
47 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
48 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
49 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
50 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
51 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
52 #include "llvm/Support/Debug.h"
53 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
54 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
55 #include <algorithm>
56 #include <climits>
57 using namespace llvm;
58 using namespace llvm::PatternMatch;
59
60 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
61
62 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
63 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
64 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
65 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
66 STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
67 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
68 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
69
70 static cl::opt<bool> UnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
71                                    cl::init(false),
72                                    cl::desc("Enable unsafe double to float "
73                                             "shrinking for math lib calls"));
74
75 // Initialization Routines
76 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
77   initializeInstCombinerPass(Registry);
78 }
79
80 void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
81   initializeInstCombine(*unwrap(R));
82 }
83
84 char InstCombiner::ID = 0;
85 INITIALIZE_PASS_BEGIN(InstCombiner, "instcombine",
86                 "Combine redundant instructions", false, false)
87 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
88 INITIALIZE_PASS_END(InstCombiner, "instcombine",
89                 "Combine redundant instructions", false, false)
90
91 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
92   AU.setPreservesCFG();
93   AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
94 }
95
96
97 Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
98   return llvm::EmitGEPOffset(Builder, *getDataLayout(), GEP);
99 }
100
101 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
102 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
103 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
104 bool InstCombiner::ShouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
105   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
106
107   // If we don't have DL, we don't know if the source/dest are legal.
108   if (!DL) return false;
109
110   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
111   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
112   bool FromLegal = DL->isLegalInteger(FromWidth);
113   bool ToLegal = DL->isLegalInteger(ToWidth);
114
115   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
116   // type, don't do the transformation.
117   if (FromLegal && !ToLegal)
118     return false;
119
120   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
121   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
122   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
123     return false;
124
125   return true;
126 }
127
128 // Return true, if No Signed Wrap should be maintained for I.
129 // The No Signed Wrap flag can be kept if the operation "B (I.getOpcode) C",
130 // where both B and C should be ConstantInts, results in a constant that does
131 // not overflow. This function only handles the Add and Sub opcodes. For
132 // all other opcodes, the function conservatively returns false.
133 static bool MaintainNoSignedWrap(BinaryOperator &I, Value *B, Value *C) {
134   OverflowingBinaryOperator *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(&I);
135   if (!OBO || !OBO->hasNoSignedWrap()) {
136     return false;
137   }
138
139   // We reason about Add and Sub Only.
140   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
141   if (Opcode != Instruction::Add &&
142       Opcode != Instruction::Sub) {
143     return false;
144   }
145
146   ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(B);
147   ConstantInt *CC = dyn_cast<ConstantInt>(C);
148
149   if (!CB || !CC) {
150     return false;
151   }
152
153   const APInt &BVal = CB->getValue();
154   const APInt &CVal = CC->getValue();
155   bool Overflow = false;
156
157   if (Opcode == Instruction::Add) {
158     BVal.sadd_ov(CVal, Overflow);
159   } else {
160     BVal.ssub_ov(CVal, Overflow);
161   }
162
163   return !Overflow;
164 }
165
166 /// Conservatively clears subclassOptionalData after a reassociation or
167 /// commutation. We preserve fast-math flags when applicable as they can be
168 /// preserved.
169 static void ClearSubclassDataAfterReassociation(BinaryOperator &I) {
170   FPMathOperator *FPMO = dyn_cast<FPMathOperator>(&I);
171   if (!FPMO) {
172     I.clearSubclassOptionalData();
173     return;
174   }
175
176   FastMathFlags FMF = I.getFastMathFlags();
177   I.clearSubclassOptionalData();
178   I.setFastMathFlags(FMF);
179 }
180
181 /// SimplifyAssociativeOrCommutative - This performs a few simplifications for
182 /// operators which are associative or commutative:
183 //
184 //  Commutative operators:
185 //
186 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
187 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
188 //     binary operators.
189 //
190 //  Associative operators:
191 //
192 //  2. Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
193 //  3. Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
194 //
195 //  Associative and commutative operators:
196 //
197 //  4. Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
198 //  5. Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
199 //  6. Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
200 //     if C1 and C2 are constants.
201 //
202 bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
203   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
204   bool Changed = false;
205
206   do {
207     // Order operands such that they are listed from right (least complex) to
208     // left (most complex).  This puts constants before unary operators before
209     // binary operators.
210     if (I.isCommutative() && getComplexity(I.getOperand(0)) <
211         getComplexity(I.getOperand(1)))
212       Changed = !I.swapOperands();
213
214     BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
215     BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
216
217     if (I.isAssociative()) {
218       // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
219       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
220         Value *A = Op0->getOperand(0);
221         Value *B = Op0->getOperand(1);
222         Value *C = I.getOperand(1);
223
224         // Does "B op C" simplify?
225         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, DL)) {
226           // It simplifies to V.  Form "A op V".
227           I.setOperand(0, A);
228           I.setOperand(1, V);
229           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
230           // preserved by the reassociation.
231           if (MaintainNoSignedWrap(I, B, C) &&
232               (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
233             // Note: this is only valid because SimplifyBinOp doesn't look at
234             // the operands to Op0.
235             I.clearSubclassOptionalData();
236             I.setHasNoSignedWrap(true);
237           } else {
238             ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
239           }
240
241           Changed = true;
242           ++NumReassoc;
243           continue;
244         }
245       }
246
247       // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
248       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
249         Value *A = I.getOperand(0);
250         Value *B = Op1->getOperand(0);
251         Value *C = Op1->getOperand(1);
252
253         // Does "A op B" simplify?
254         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, DL)) {
255           // It simplifies to V.  Form "V op C".
256           I.setOperand(0, V);
257           I.setOperand(1, C);
258           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
259           // preserved by the reassociation.
260           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
261           Changed = true;
262           ++NumReassoc;
263           continue;
264         }
265       }
266     }
267
268     if (I.isAssociative() && I.isCommutative()) {
269       // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
270       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
271         Value *A = Op0->getOperand(0);
272         Value *B = Op0->getOperand(1);
273         Value *C = I.getOperand(1);
274
275         // Does "C op A" simplify?
276         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
277           // It simplifies to V.  Form "V op B".
278           I.setOperand(0, V);
279           I.setOperand(1, B);
280           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
281           // preserved by the reassociation.
282           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
283           Changed = true;
284           ++NumReassoc;
285           continue;
286         }
287       }
288
289       // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
290       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
291         Value *A = I.getOperand(0);
292         Value *B = Op1->getOperand(0);
293         Value *C = Op1->getOperand(1);
294
295         // Does "C op A" simplify?
296         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
297           // It simplifies to V.  Form "B op V".
298           I.setOperand(0, B);
299           I.setOperand(1, V);
300           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
301           // preserved by the reassociation.
302           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
303           Changed = true;
304           ++NumReassoc;
305           continue;
306         }
307       }
308
309       // Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
310       // if C1 and C2 are constants.
311       if (Op0 && Op1 &&
312           Op0->getOpcode() == Opcode && Op1->getOpcode() == Opcode &&
313           isa<Constant>(Op0->getOperand(1)) &&
314           isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
315           Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
316         Value *A = Op0->getOperand(0);
317         Constant *C1 = cast<Constant>(Op0->getOperand(1));
318         Value *B = Op1->getOperand(0);
319         Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
320
321         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
322         BinaryOperator *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
323         if (isa<FPMathOperator>(New)) {
324           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
325           Flags &= Op0->getFastMathFlags();
326           Flags &= Op1->getFastMathFlags();
327           New->setFastMathFlags(Flags);
328         }
329         InsertNewInstWith(New, I);
330         New->takeName(Op1);
331         I.setOperand(0, New);
332         I.setOperand(1, Folded);
333         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
334         // preserved by the reassociation.
335         ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
336
337         Changed = true;
338         continue;
339       }
340     }
341
342     // No further simplifications.
343     return Changed;
344   } while (1);
345 }
346
347 /// LeftDistributesOverRight - Whether "X LOp (Y ROp Z)" is always equal to
348 /// "(X LOp Y) ROp (X LOp Z)".
349 static bool LeftDistributesOverRight(Instruction::BinaryOps LOp,
350                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
351   switch (LOp) {
352   default:
353     return false;
354
355   case Instruction::And:
356     // And distributes over Or and Xor.
357     switch (ROp) {
358     default:
359       return false;
360     case Instruction::Or:
361     case Instruction::Xor:
362       return true;
363     }
364
365   case Instruction::Mul:
366     // Multiplication distributes over addition and subtraction.
367     switch (ROp) {
368     default:
369       return false;
370     case Instruction::Add:
371     case Instruction::Sub:
372       return true;
373     }
374
375   case Instruction::Or:
376     // Or distributes over And.
377     switch (ROp) {
378     default:
379       return false;
380     case Instruction::And:
381       return true;
382     }
383   }
384 }
385
386 /// RightDistributesOverLeft - Whether "(X LOp Y) ROp Z" is always equal to
387 /// "(X ROp Z) LOp (Y ROp Z)".
388 static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
389                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
390   if (Instruction::isCommutative(ROp))
391     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
392   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
393   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
394   // such subtleties.
395   return false;
396 }
397
398 /// SimplifyUsingDistributiveLaws - This tries to simplify binary operations
399 /// which some other binary operation distributes over either by factorizing
400 /// out common terms (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this
401 /// results in simplifications (eg: "A & (B | C) -> (A&B) | (A&C)" if this is
402 /// a win).  Returns the simplified value, or null if it didn't simplify.
403 Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
404   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
405   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
406   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
407   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode(); // op
408
409   // Factorization.
410   if (Op0 && Op1 && Op0->getOpcode() == Op1->getOpcode()) {
411     // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
412     // a common term.
413     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
414     Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
415     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
416
417     // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
418     bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
419
420     // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
421     if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
422       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
423       // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
424       if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
425         if (A != C)
426           std::swap(C, D);
427         // Consider forming "A op' (B op D)".
428         // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
429         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, DL);
430         // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
431         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
432         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
433           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, Op1->getName());
434         if (V) {
435           ++NumFactor;
436           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
437           V->takeName(&I);
438           return V;
439         }
440       }
441
442     // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
443     if (RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
444       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
445       // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
446       if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
447         if (B != D)
448           std::swap(C, D);
449         // Consider forming "(A op C) op' B".
450         // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
451         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL);
452         // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
453         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
454         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
455           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, Op0->getName());
456         if (V) {
457           ++NumFactor;
458           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
459           V->takeName(&I);
460           return V;
461         }
462       }
463   }
464
465   // Expansion.
466   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
467     // The instruction has the form "(A op' B) op C".  See if expanding it out
468     // to "(A op C) op' (B op C)" results in simplifications.
469     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
470     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
471
472     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
473     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL))
474       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, DL)) {
475         // They do! Return "L op' R".
476         ++NumExpand;
477         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
478         if ((L == A && R == B) ||
479             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
480           return Op0;
481         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
482         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
483           return V;
484         // Otherwise, create a new instruction.
485         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
486         C->takeName(&I);
487         return C;
488       }
489   }
490
491   if (Op1 && LeftDistributesOverRight(TopLevelOpcode, Op1->getOpcode())) {
492     // The instruction has the form "A op (B op' C)".  See if expanding it out
493     // to "(A op B) op' (A op C)" results in simplifications.
494     Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
495     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
496
497     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
498     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, DL))
499       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL)) {
500         // They do! Return "L op' R".
501         ++NumExpand;
502         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
503         if ((L == B && R == C) ||
504             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
505           return Op1;
506         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
507         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
508           return V;
509         // Otherwise, create a new instruction.
510         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
511         A->takeName(&I);
512         return A;
513       }
514   }
515
516   return nullptr;
517 }
518
519 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
520 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
521 //
522 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
523   if (BinaryOperator::isNeg(V))
524     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
525
526   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
527   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
528     return ConstantExpr::getNeg(C);
529
530   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
531     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
532       return ConstantExpr::getNeg(C);
533
534   return nullptr;
535 }
536
537 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
538 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
539 // form).
540 //
541 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V, bool IgnoreZeroSign) const {
542   if (BinaryOperator::isFNeg(V, IgnoreZeroSign))
543     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
544
545   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
546   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
547     return ConstantExpr::getFNeg(C);
548
549   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
550     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
551       return ConstantExpr::getFNeg(C);
552
553   return nullptr;
554 }
555
556 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
557                                              InstCombiner *IC) {
558   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
559     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
560   }
561
562   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
563   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
564   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
565
566   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
567     if (ConstIsRHS)
568       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
569     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
570   }
571
572   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
573   if (!ConstIsRHS)
574     std::swap(Op0, Op1);
575
576   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) {
577     Value *RI = IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
578                                     SO->getName()+".op");
579     Instruction *FPInst = dyn_cast<Instruction>(RI);
580     if (FPInst && isa<FPMathOperator>(FPInst))
581       FPInst->copyFastMathFlags(BO);
582     return RI;
583   }
584   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
585     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
586                                    SO->getName()+".cmp");
587   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
588     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
589                                    SO->getName()+".cmp");
590   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
591 }
592
593 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
594 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
595 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
596 // not have a second operand.
597 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
598   // Don't modify shared select instructions
599   if (!SI->hasOneUse()) return nullptr;
600   Value *TV = SI->getOperand(1);
601   Value *FV = SI->getOperand(2);
602
603   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
604     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
605     if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return nullptr;
606
607     // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
608     // elements on both sides.
609     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(&Op)) {
610       VectorType *DestTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getDestTy());
611       VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
612
613       // Verify that either both or neither are vectors.
614       if ((SrcTy == nullptr) != (DestTy == nullptr)) return nullptr;
615       // If vectors, verify that they have the same number of elements.
616       if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
617         return nullptr;
618     }
619
620     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
621     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
622
623     return SelectInst::Create(SI->getCondition(),
624                               SelectTrueVal, SelectFalseVal);
625   }
626   return nullptr;
627 }
628
629
630 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
631 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
632 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
633 ///
634 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
635   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
636   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
637   if (NumPHIValues == 0)
638     return nullptr;
639
640   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
641   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
642   // uses into the PHI.
643   if (!PN->hasOneUse()) {
644     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
645     for (User *U : PN->users()) {
646       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
647       if (UI != &I && !I.isIdenticalTo(UI))
648         return nullptr;
649     }
650     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
651   }
652
653   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
654   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
655   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
656   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
657   // their computation can be expensive without a cost model.
658   BasicBlock *NonConstBB = nullptr;
659   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
660     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
661     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
662       continue;
663
664     if (isa<PHINode>(InVal)) return nullptr;  // Itself a phi.
665     if (NonConstBB) return nullptr;  // More than one non-const value.
666
667     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
668
669     // If the InVal is an invoke at the end of the pred block, then we can't
670     // insert a computation after it without breaking the edge.
671     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
672       if (II->getParent() == NonConstBB)
673         return nullptr;
674
675     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
676     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
677     // instcombine.
678     if (NonConstBB == I.getParent())
679       return nullptr;
680   }
681
682   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
683   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
684   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
685   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
686   if (NonConstBB != nullptr) {
687     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
688     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return nullptr;
689   }
690
691   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
692   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), PN->getNumIncomingValues());
693   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
694   NewPN->takeName(PN);
695
696   // If we are going to have to insert a new computation, do so right before the
697   // predecessors terminator.
698   if (NonConstBB)
699     Builder->SetInsertPoint(NonConstBB->getTerminator());
700
701   // Next, add all of the operands to the PHI.
702   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
703     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
704     // not the true/false values.
705     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
706     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
707     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
708     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
709       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
710       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
711       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
712       Value *InV = nullptr;
713       // Beware of ConstantExpr:  it may eventually evaluate to getNullValue,
714       // even if currently isNullValue gives false.
715       Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
716       if (InC && !isa<ConstantExpr>(InC))
717         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
718       else
719         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
720                                     TrueVInPred, FalseVInPred, "phitmp");
721       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
722     }
723   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
724     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
725     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
726       Value *InV = nullptr;
727       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
728         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
729       else if (isa<ICmpInst>(CI))
730         InV = Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
731                                   C, "phitmp");
732       else
733         InV = Builder->CreateFCmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
734                                   C, "phitmp");
735       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
736     }
737   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
738     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
739     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
740       Value *InV = nullptr;
741       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
742         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
743       else
744         InV = Builder->CreateBinOp(cast<BinaryOperator>(I).getOpcode(),
745                                    PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp");
746       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
747     }
748   } else {
749     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
750     Type *RetTy = CI->getType();
751     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
752       Value *InV;
753       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
754         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
755       else
756         InV = Builder->CreateCast(CI->getOpcode(),
757                                 PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp");
758       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
759     }
760   }
761
762   for (auto UI = PN->user_begin(), E = PN->user_end(); UI != E;) {
763     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
764     if (User == &I) continue;
765     ReplaceInstUsesWith(*User, NewPN);
766     EraseInstFromFunction(*User);
767   }
768   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
769 }
770
771 /// FindElementAtOffset - Given a pointer type and a constant offset, determine
772 /// whether or not there is a sequence of GEP indices into the pointed type that
773 /// will land us at the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and
774 /// return the resultant element type, otherwise return null.
775 Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *PtrTy, int64_t Offset,
776                                         SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
777   assert(PtrTy->isPtrOrPtrVectorTy());
778
779   if (!DL)
780     return nullptr;
781
782   Type *Ty = PtrTy->getPointerElementType();
783   if (!Ty->isSized())
784     return nullptr;
785
786   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
787   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
788   // is something like [0 x {int, int}]
789   Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(PtrTy);
790   int64_t FirstIdx = 0;
791   if (int64_t TySize = DL->getTypeAllocSize(Ty)) {
792     FirstIdx = Offset/TySize;
793     Offset -= FirstIdx*TySize;
794
795     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
796     if (Offset < 0) {
797       --FirstIdx;
798       Offset += TySize;
799       assert(Offset >= 0);
800     }
801     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
802   }
803
804   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
805
806   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
807   while (Offset) {
808     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
809     if (uint64_t(Offset*8) >= DL->getTypeSizeInBits(Ty))
810       return nullptr;
811
812     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
813       const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
814       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
815              "Offset must stay within the indexed type");
816
817       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
818       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
819                                             Elt));
820
821       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
822       Ty = STy->getElementType(Elt);
823     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
824       uint64_t EltSize = DL->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
825       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
826       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
827       Offset %= EltSize;
828       Ty = AT->getElementType();
829     } else {
830       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
831       return nullptr;
832     }
833   }
834
835   return Ty;
836 }
837
838 static bool shouldMergeGEPs(GEPOperator &GEP, GEPOperator &Src) {
839   // If this GEP has only 0 indices, it is the same pointer as
840   // Src. If Src is not a trivial GEP too, don't combine
841   // the indices.
842   if (GEP.hasAllZeroIndices() && !Src.hasAllZeroIndices() &&
843       !Src.hasOneUse())
844     return false;
845   return true;
846 }
847
848 /// Descale - Return a value X such that Val = X * Scale, or null if none.  If
849 /// the multiplication is known not to overflow then NoSignedWrap is set.
850 Value *InstCombiner::Descale(Value *Val, APInt Scale, bool &NoSignedWrap) {
851   assert(isa<IntegerType>(Val->getType()) && "Can only descale integers!");
852   assert(cast<IntegerType>(Val->getType())->getBitWidth() ==
853          Scale.getBitWidth() && "Scale not compatible with value!");
854
855   // If Val is zero or Scale is one then Val = Val * Scale.
856   if (match(Val, m_Zero()) || Scale == 1) {
857     NoSignedWrap = true;
858     return Val;
859   }
860
861   // If Scale is zero then it does not divide Val.
862   if (Scale.isMinValue())
863     return nullptr;
864
865   // Look through chains of multiplications, searching for a constant that is
866   // divisible by Scale.  For example, descaling X*(Y*(Z*4)) by a factor of 4
867   // will find the constant factor 4 and produce X*(Y*Z).  Descaling X*(Y*8) by
868   // a factor of 4 will produce X*(Y*2).  The principle of operation is to bore
869   // down from Val:
870   //
871   //     Val = M1 * X          ||   Analysis starts here and works down
872   //      M1 = M2 * Y          ||   Doesn't descend into terms with more
873   //      M2 =  Z * 4          \/   than one use
874   //
875   // Then to modify a term at the bottom:
876   //
877   //     Val = M1 * X
878   //      M1 =  Z * Y          ||   Replaced M2 with Z
879   //
880   // Then to work back up correcting nsw flags.
881
882   // Op - the term we are currently analyzing.  Starts at Val then drills down.
883   // Replaced with its descaled value before exiting from the drill down loop.
884   Value *Op = Val;
885
886   // Parent - initially null, but after drilling down notes where Op came from.
887   // In the example above, Parent is (Val, 0) when Op is M1, because M1 is the
888   // 0'th operand of Val.
889   std::pair<Instruction*, unsigned> Parent;
890
891   // RequireNoSignedWrap - Set if the transform requires a descaling at deeper
892   // levels that doesn't overflow.
893   bool RequireNoSignedWrap = false;
894
895   // logScale - log base 2 of the scale.  Negative if not a power of 2.
896   int32_t logScale = Scale.exactLogBase2();
897
898   for (;; Op = Parent.first->getOperand(Parent.second)) { // Drill down
899
900     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
901       // If Op is a constant divisible by Scale then descale to the quotient.
902       APInt Quotient(Scale), Remainder(Scale); // Init ensures right bitwidth.
903       APInt::sdivrem(CI->getValue(), Scale, Quotient, Remainder);
904       if (!Remainder.isMinValue())
905         // Not divisible by Scale.
906         return nullptr;
907       // Replace with the quotient in the parent.
908       Op = ConstantInt::get(CI->getType(), Quotient);
909       NoSignedWrap = true;
910       break;
911     }
912
913     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op)) {
914
915       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul) {
916         // Multiplication.
917         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
918         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
919           return nullptr;
920
921         // There are three cases for multiplication: multiplication by exactly
922         // the scale, multiplication by a constant different to the scale, and
923         // multiplication by something else.
924         Value *LHS = BO->getOperand(0);
925         Value *RHS = BO->getOperand(1);
926
927         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
928           // Multiplication by a constant.
929           if (CI->getValue() == Scale) {
930             // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
931             // by its left-hand side in the parent.
932             Op = LHS;
933             break;
934           }
935
936           // Otherwise drill down into the constant.
937           if (!Op->hasOneUse())
938             return nullptr;
939
940           Parent = std::make_pair(BO, 1);
941           continue;
942         }
943
944         // Multiplication by something else. Drill down into the left-hand side
945         // since that's where the reassociate pass puts the good stuff.
946         if (!Op->hasOneUse())
947           return nullptr;
948
949         Parent = std::make_pair(BO, 0);
950         continue;
951       }
952
953       if (logScale > 0 && BO->getOpcode() == Instruction::Shl &&
954           isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
955         // Multiplication by a power of 2.
956         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
957         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
958           return nullptr;
959
960         Value *LHS = BO->getOperand(0);
961         int32_t Amt = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->
962           getLimitedValue(Scale.getBitWidth());
963         // Op = LHS << Amt.
964
965         if (Amt == logScale) {
966           // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
967           // by its left-hand side in the parent.
968           Op = LHS;
969           break;
970         }
971         if (Amt < logScale || !Op->hasOneUse())
972           return nullptr;
973
974         // Multiplication by more than the scale.  Reduce the multiplying amount
975         // by the scale in the parent.
976         Parent = std::make_pair(BO, 1);
977         Op = ConstantInt::get(BO->getType(), Amt - logScale);
978         break;
979       }
980     }
981
982     if (!Op->hasOneUse())
983       return nullptr;
984
985     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op)) {
986       if (Cast->getOpcode() == Instruction::SExt) {
987         // Op is sign-extended from a smaller type, descale in the smaller type.
988         unsigned SmallSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
989         APInt SmallScale = Scale.trunc(SmallSize);
990         // Suppose Op = sext X, and we descale X as Y * SmallScale.  We want to
991         // descale Op as (sext Y) * Scale.  In order to have
992         //   sext (Y * SmallScale) = (sext Y) * Scale
993         // some conditions need to hold however: SmallScale must sign-extend to
994         // Scale and the multiplication Y * SmallScale should not overflow.
995         if (SmallScale.sext(Scale.getBitWidth()) != Scale)
996           // SmallScale does not sign-extend to Scale.
997           return nullptr;
998         assert(SmallScale.exactLogBase2() == logScale);
999         // Require that Y * SmallScale must not overflow.
1000         RequireNoSignedWrap = true;
1001
1002         // Drill down through the cast.
1003         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
1004         Scale = SmallScale;
1005         continue;
1006       }
1007
1008       if (Cast->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
1009         // Op is truncated from a larger type, descale in the larger type.
1010         // Suppose Op = trunc X, and we descale X as Y * sext Scale.  Then
1011         //   trunc (Y * sext Scale) = (trunc Y) * Scale
1012         // always holds.  However (trunc Y) * Scale may overflow even if
1013         // trunc (Y * sext Scale) does not, so nsw flags need to be cleared
1014         // from this point up in the expression (see later).
1015         if (RequireNoSignedWrap)
1016           return nullptr;
1017
1018         // Drill down through the cast.
1019         unsigned LargeSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
1020         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
1021         Scale = Scale.sext(LargeSize);
1022         if (logScale + 1 == (int32_t)Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1023           logScale = -1;
1024         assert(Scale.exactLogBase2() == logScale);
1025         continue;
1026       }
1027     }
1028
1029     // Unsupported expression, bail out.
1030     return nullptr;
1031   }
1032
1033   // We know that we can successfully descale, so from here on we can safely
1034   // modify the IR.  Op holds the descaled version of the deepest term in the
1035   // expression.  NoSignedWrap is 'true' if multiplying Op by Scale is known
1036   // not to overflow.
1037
1038   if (!Parent.first)
1039     // The expression only had one term.
1040     return Op;
1041
1042   // Rewrite the parent using the descaled version of its operand.
1043   assert(Parent.first->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1044   assert(Op != Parent.first->getOperand(Parent.second) &&
1045          "Descaling was a no-op?");
1046   Parent.first->setOperand(Parent.second, Op);
1047   Worklist.Add(Parent.first);
1048
1049   // Now work back up the expression correcting nsw flags.  The logic is based
1050   // on the following observation: if X * Y is known not to overflow as a signed
1051   // multiplication, and Y is replaced by a value Z with smaller absolute value,
1052   // then X * Z will not overflow as a signed multiplication either.  As we work
1053   // our way up, having NoSignedWrap 'true' means that the descaled value at the
1054   // current level has strictly smaller absolute value than the original.
1055   Instruction *Ancestor = Parent.first;
1056   do {
1057     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Ancestor)) {
1058       // If the multiplication wasn't nsw then we can't say anything about the
1059       // value of the descaled multiplication, and we have to clear nsw flags
1060       // from this point on up.
1061       bool OpNoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
1062       NoSignedWrap &= OpNoSignedWrap;
1063       if (NoSignedWrap != OpNoSignedWrap) {
1064         BO->setHasNoSignedWrap(NoSignedWrap);
1065         Worklist.Add(Ancestor);
1066       }
1067     } else if (Ancestor->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
1068       // The fact that the descaled input to the trunc has smaller absolute
1069       // value than the original input doesn't tell us anything useful about
1070       // the absolute values of the truncations.
1071       NoSignedWrap = false;
1072     }
1073     assert((Ancestor->getOpcode() != Instruction::SExt || NoSignedWrap) &&
1074            "Failed to keep proper track of nsw flags while drilling down?");
1075
1076     if (Ancestor == Val)
1077       // Got to the top, all done!
1078       return Val;
1079
1080     // Move up one level in the expression.
1081     assert(Ancestor->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1082     Ancestor = Ancestor->user_back();
1083   } while (1);
1084 }
1085
1086 /// \brief Creates node of binary operation with the same attributes as the
1087 /// specified one but with other operands.
1088 static Value *CreateBinOpAsGiven(BinaryOperator &Inst, Value *LHS, Value *RHS,
1089                                  InstCombiner::BuilderTy *B) {
1090   Value *BORes = B->CreateBinOp(Inst.getOpcode(), LHS, RHS);
1091   if (BinaryOperator *NewBO = dyn_cast<BinaryOperator>(BORes)) {
1092     if (isa<OverflowingBinaryOperator>(NewBO)) {
1093       NewBO->setHasNoSignedWrap(Inst.hasNoSignedWrap());
1094       NewBO->setHasNoUnsignedWrap(Inst.hasNoUnsignedWrap());
1095     }
1096     if (isa<PossiblyExactOperator>(NewBO))
1097       NewBO->setIsExact(Inst.isExact());
1098   }
1099   return BORes;
1100 }
1101
1102 /// \brief Makes transformation of binary operation specific for vector types.
1103 /// \param Inst Binary operator to transform.
1104 /// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
1105 ///         null pointer if no transformation was made.
1106 Value *InstCombiner::SimplifyVectorOp(BinaryOperator &Inst) {
1107   if (!Inst.getType()->isVectorTy()) return nullptr;
1108
1109   unsigned VWidth = cast<VectorType>(Inst.getType())->getNumElements();
1110   Value *LHS = Inst.getOperand(0), *RHS = Inst.getOperand(1);
1111   assert(cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
1112   assert(cast<VectorType>(RHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
1113
1114   // If both arguments of binary operation are shuffles, which use the same
1115   // mask and shuffle within a single vector, it is worthwhile to move the
1116   // shuffle after binary operation:
1117   //   Op(shuffle(v1, m), shuffle(v2, m)) -> shuffle(Op(v1, v2), m)
1118   if (isa<ShuffleVectorInst>(LHS) && isa<ShuffleVectorInst>(RHS)) {
1119     ShuffleVectorInst *LShuf = cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1120     ShuffleVectorInst *RShuf = cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1121     if (isa<UndefValue>(LShuf->getOperand(1)) &&
1122         isa<UndefValue>(RShuf->getOperand(1)) &&
1123         LShuf->getOperand(0)->getType() == RShuf->getOperand(0)->getType() &&
1124         LShuf->getMask() == RShuf->getMask()) {
1125       Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, LShuf->getOperand(0),
1126           RShuf->getOperand(0), Builder);
1127       Value *Res = Builder->CreateShuffleVector(NewBO,
1128           UndefValue::get(NewBO->getType()), LShuf->getMask());
1129       return Res;
1130     }
1131   }
1132
1133   // If one argument is a shuffle within one vector, the other is a constant,
1134   // try moving the shuffle after the binary operation.
1135   ShuffleVectorInst *Shuffle = nullptr;
1136   Constant *C1 = nullptr;
1137   if (isa<ShuffleVectorInst>(LHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1138   if (isa<ShuffleVectorInst>(RHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1139   if (isa<Constant>(LHS)) C1 = cast<Constant>(LHS);
1140   if (isa<Constant>(RHS)) C1 = cast<Constant>(RHS);
1141   if (Shuffle && C1 && isa<UndefValue>(Shuffle->getOperand(1)) &&
1142       Shuffle->getType() == Shuffle->getOperand(0)->getType()) {
1143     SmallVector<int, 16> ShMask = Shuffle->getShuffleMask();
1144     // Find constant C2 that has property:
1145     //   shuffle(C2, ShMask) = C1
1146     // If such constant does not exist (example: ShMask=<0,0> and C1=<1,2>)
1147     // reorder is not possible.
1148     SmallVector<Constant*, 16> C2M(VWidth,
1149                                UndefValue::get(C1->getType()->getScalarType()));
1150     bool MayChange = true;
1151     for (unsigned I = 0; I < VWidth; ++I) {
1152       if (ShMask[I] >= 0) {
1153         assert(ShMask[I] < (int)VWidth);
1154         if (!isa<UndefValue>(C2M[ShMask[I]])) {
1155           MayChange = false;
1156           break;
1157         }
1158         C2M[ShMask[I]] = C1->getAggregateElement(I);
1159       }
1160     }
1161     if (MayChange) {
1162       Constant *C2 = ConstantVector::get(C2M);
1163       Value *NewLHS, *NewRHS;
1164       if (isa<Constant>(LHS)) {
1165         NewLHS = C2;
1166         NewRHS = Shuffle->getOperand(0);
1167       } else {
1168         NewLHS = Shuffle->getOperand(0);
1169         NewRHS = C2;
1170       }
1171       Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, NewLHS, NewRHS, Builder);
1172       Value *Res = Builder->CreateShuffleVector(NewBO,
1173           UndefValue::get(Inst.getType()), Shuffle->getMask());
1174       return Res;
1175     }
1176   }
1177
1178   return nullptr;
1179 }
1180
1181 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
1182   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
1183
1184   if (Value *V = SimplifyGEPInst(Ops, DL))
1185     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
1186
1187   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
1188
1189   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
1190   // by multiples of a zero size type with zero.
1191   if (DL) {
1192     bool MadeChange = false;
1193     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(GEP.getPointerOperandType());
1194
1195     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1196     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
1197          I != E; ++I, ++GTI) {
1198       // Skip indices into struct types.
1199       SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(*GTI);
1200       if (!SeqTy) continue;
1201
1202       // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
1203       // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
1204       if (SeqTy->getElementType()->isSized() &&
1205           DL->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
1206         if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
1207           *I = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
1208           MadeChange = true;
1209         }
1210
1211       Type *IndexTy = (*I)->getType();
1212       if (IndexTy != IntPtrTy) {
1213         // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
1214         // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
1215         // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
1216         *I = Builder->CreateIntCast(*I, IntPtrTy, true);
1217         MadeChange = true;
1218       }
1219     }
1220     if (MadeChange) return &GEP;
1221   }
1222
1223   // Check to see if the inputs to the PHI node are getelementptr instructions.
1224   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PtrOp)) {
1225     GetElementPtrInst *Op1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN->getOperand(0));
1226     if (!Op1)
1227       return nullptr;
1228
1229     signed DI = -1;
1230
1231     for (auto I = PN->op_begin()+1, E = PN->op_end(); I !=E; ++I) {
1232       GetElementPtrInst *Op2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*I);
1233       if (!Op2 || Op1->getNumOperands() != Op2->getNumOperands())
1234         return nullptr;
1235
1236       for (unsigned J = 0, F = Op1->getNumOperands(); J != F; ++J) {
1237         if (Op1->getOperand(J)->getType() != Op2->getOperand(J)->getType())
1238           return nullptr;
1239
1240         if (Op1->getOperand(J) != Op2->getOperand(J)) {
1241           if (DI == -1) {
1242             // We have not seen any differences yet in the GEPs feeding the
1243             // PHI yet, so we record this one.
1244             DI = J;
1245           } else {
1246             // The GEP is different by more than one input. While this could be
1247             // extended to support GEPs that vary by more than one variable it
1248             // doesn't make sense since it greatly increases the complexity and
1249             // would result in an R+R+R addressing mode which no backend
1250             // directly supports and would need to be broken into several
1251             // simpler instructions anyway.
1252             return nullptr;
1253           }
1254         }
1255       }
1256     }
1257
1258     GetElementPtrInst *NewGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op1->clone());
1259
1260     if (DI == -1) {
1261       // All the GEPs feeding the PHI are identical. Clone one down into our
1262       // BB so that it can be merged with the current GEP.
1263       GEP.getParent()->getInstList().insert(GEP.getParent()->getFirstNonPHI(),
1264                                             NewGEP);
1265     } else {
1266       // All the GEPs feeding the PHI differ at a single offset. Clone a GEP
1267       // into the current block so it can be merged, and create a new PHI to
1268       // set that index.
1269       Instruction *InsertPt = Builder->GetInsertPoint();
1270       Builder->SetInsertPoint(PN);
1271       PHINode *NewPN = Builder->CreatePHI(Op1->getOperand(DI)->getType(),
1272                                           PN->getNumOperands());
1273       Builder->SetInsertPoint(InsertPt);
1274
1275       for (auto &I : PN->operands())
1276         NewPN->addIncoming(dyn_cast<GEPOperator>(I)->getOperand(DI),
1277                            PN->getIncomingBlock(I));
1278
1279       NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
1280       GEP.getParent()->getInstList().insert(GEP.getParent()->getFirstNonPHI(),
1281                                             NewGEP);
1282       NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
1283     }
1284
1285     GEP.setOperand(0, NewGEP);
1286     PtrOp = NewGEP;
1287   }
1288
1289   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1290   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1291   // getelementptr instructions into a single instruction.
1292   //
1293   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
1294     if (!shouldMergeGEPs(*cast<GEPOperator>(&GEP), *Src))
1295       return nullptr;
1296
1297     // Note that if our source is a gep chain itself then we wait for that
1298     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
1299     // avoids us creating a TON of code in some cases.
1300     if (GEPOperator *SrcGEP =
1301           dyn_cast<GEPOperator>(Src->getOperand(0)))
1302       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2 && shouldMergeGEPs(*Src, *SrcGEP))
1303         return nullptr;   // Wait until our source is folded to completion.
1304
1305     SmallVector<Value*, 8> Indices;
1306
1307     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
1308     bool EndsWithSequential = false;
1309     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
1310          I != E; ++I)
1311       EndsWithSequential = !(*I)->isStructTy();
1312
1313     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
1314     if (EndsWithSequential) {
1315       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
1316       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
1317       //
1318       Value *Sum;
1319       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
1320       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
1321       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
1322         Sum = GO1;
1323       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
1324         Sum = SO1;
1325       } else {
1326         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
1327         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
1328         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
1329         // normalized.
1330         if (SO1->getType() != GO1->getType())
1331           return nullptr;
1332         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
1333       }
1334
1335       // Update the GEP in place if possible.
1336       if (Src->getNumOperands() == 2) {
1337         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1338         GEP.setOperand(1, Sum);
1339         return &GEP;
1340       }
1341       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
1342       Indices.push_back(Sum);
1343       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
1344     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
1345                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
1346                Src->getNumOperands() != 1) {
1347       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
1348       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
1349       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1350     }
1351
1352     if (!Indices.empty())
1353       return (GEP.isInBounds() && Src->isInBounds()) ?
1354         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices,
1355                                           GEP.getName()) :
1356         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
1357   }
1358
1359   // Canonicalize (gep i8* X, -(ptrtoint Y)) to (sub (ptrtoint X), (ptrtoint Y))
1360   // The GEP pattern is emitted by the SCEV expander for certain kinds of
1361   // pointer arithmetic.
1362   if (DL && GEP.getNumIndices() == 1 &&
1363       match(GEP.getOperand(1), m_Neg(m_PtrToInt(m_Value())))) {
1364     unsigned AS = GEP.getPointerAddressSpace();
1365     if (GEP.getType() == Builder->getInt8PtrTy(AS) &&
1366         GEP.getOperand(1)->getType()->getScalarSizeInBits() ==
1367         DL->getPointerSizeInBits(AS)) {
1368       Operator *Index = cast<Operator>(GEP.getOperand(1));
1369       Value *PtrToInt = Builder->CreatePtrToInt(PtrOp, Index->getType());
1370       Value *NewSub = Builder->CreateSub(PtrToInt, Index->getOperand(1));
1371       return CastInst::Create(Instruction::IntToPtr, NewSub, GEP.getType());
1372     }
1373   }
1374
1375   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
1376   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
1377   PointerType *StrippedPtrTy = dyn_cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
1378
1379   // We do not handle pointer-vector geps here.
1380   if (!StrippedPtrTy)
1381     return nullptr;
1382
1383   if (StrippedPtr != PtrOp) {
1384     bool HasZeroPointerIndex = false;
1385     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
1386       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
1387
1388     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1389     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1390     //
1391     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1392     //           into     : GEP i8* X, ...
1393     //
1394     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
1395     if (HasZeroPointerIndex) {
1396       PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
1397       if (ArrayType *CATy =
1398           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
1399         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1400         if (CATy->getElementType() == StrippedPtrTy->getElementType()) {
1401           // -> GEP i8* X, ...
1402           SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1403           GetElementPtrInst *Res =
1404             GetElementPtrInst::Create(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1405           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
1406           if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace())
1407             return Res;
1408           // Insert Res, and create an addrspacecast.
1409           // e.g.,
1410           // GEP (addrspacecast i8 addrspace(1)* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1411           // ->
1412           // %0 = GEP i8 addrspace(1)* X, ...
1413           // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
1414           return new AddrSpaceCastInst(Builder->Insert(Res), GEP.getType());
1415         }
1416
1417         if (ArrayType *XATy =
1418               dyn_cast<ArrayType>(StrippedPtrTy->getElementType())){
1419           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1420           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
1421             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1422             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
1423             // to an array of the same type as the destination pointer
1424             // array.  Because the array type is never stepped over (there
1425             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
1426             if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace()) {
1427               GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
1428               return &GEP;
1429             }
1430             // Cannot replace the base pointer directly because StrippedPtr's
1431             // address space is different. Instead, create a new GEP followed by
1432             // an addrspacecast.
1433             // e.g.,
1434             // GEP (addrspacecast [10 x i8] addrspace(1)* X to [0 x i8]*),
1435             //   i32 0, ...
1436             // ->
1437             // %0 = GEP [10 x i8] addrspace(1)* X, ...
1438             // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
1439             SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
1440             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
1441               Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
1442               Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1443             return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1444           }
1445         }
1446       }
1447     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
1448       // Transform things like:
1449       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
1450       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
1451       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
1452       Type *ResElTy = PtrOp->getType()->getPointerElementType();
1453       if (DL && SrcElTy->isArrayTy() &&
1454           DL->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType()) ==
1455           DL->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
1456         Type *IdxType = DL->getIntPtrType(GEP.getType());
1457         Value *Idx[2] = { Constant::getNullValue(IdxType), GEP.getOperand(1) };
1458         Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
1459           Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
1460           Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1461
1462         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
1463         if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace())
1464           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1465         return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1466       }
1467
1468       // Transform things like:
1469       // %V = mul i64 %N, 4
1470       // %t = getelementptr i8* bitcast (i32* %arr to i8*), i32 %V
1471       // into:  %t1 = getelementptr i32* %arr, i32 %N; bitcast
1472       if (DL && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized()) {
1473         // Check that changing the type amounts to dividing the index by a scale
1474         // factor.
1475         uint64_t ResSize = DL->getTypeAllocSize(ResElTy);
1476         uint64_t SrcSize = DL->getTypeAllocSize(SrcElTy);
1477         if (ResSize && SrcSize % ResSize == 0) {
1478           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1479           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1480           uint64_t Scale = SrcSize / ResSize;
1481
1482           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1483           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1484           assert(Idx->getType() == DL->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1485                  "Index not cast to pointer width?");
1486
1487           bool NSW;
1488           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1489             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1490             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1491             // GEP may not be "inbounds".
1492             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
1493               Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName()) :
1494               Builder->CreateGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName());
1495
1496             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1497             if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace())
1498               return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1499             return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1500           }
1501         }
1502       }
1503
1504       // Similarly, transform things like:
1505       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
1506       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
1507       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
1508       if (DL && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized() &&
1509           SrcElTy->isArrayTy()) {
1510         // Check that changing to the array element type amounts to dividing the
1511         // index by a scale factor.
1512         uint64_t ResSize = DL->getTypeAllocSize(ResElTy);
1513         uint64_t ArrayEltSize
1514           = DL->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType());
1515         if (ResSize && ArrayEltSize % ResSize == 0) {
1516           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1517           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1518           uint64_t Scale = ArrayEltSize / ResSize;
1519
1520           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1521           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1522           assert(Idx->getType() == DL->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1523                  "Index not cast to pointer width?");
1524
1525           bool NSW;
1526           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1527             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1528             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1529             // GEP may not be "inbounds".
1530             Value *Off[2] = {
1531               Constant::getNullValue(DL->getIntPtrType(GEP.getType())),
1532               NewIdx
1533             };
1534
1535             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
1536               Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName()) :
1537               Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName());
1538             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1539             if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace())
1540               return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1541             return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1542           }
1543         }
1544       }
1545     }
1546   }
1547
1548   if (!DL)
1549     return nullptr;
1550
1551   /// See if we can simplify:
1552   ///   X = bitcast A* to B*
1553   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
1554   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
1555   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
1556   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
1557     Value *Operand = BCI->getOperand(0);
1558     PointerType *OpType = cast<PointerType>(Operand->getType());
1559     unsigned OffsetBits = DL->getPointerTypeSizeInBits(OpType);
1560     APInt Offset(OffsetBits, 0);
1561     if (!isa<BitCastInst>(Operand) &&
1562         GEP.accumulateConstantOffset(*DL, Offset) &&
1563         StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
1564
1565       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
1566       // with a bitcast of the real input to the dest type.
1567       if (!Offset) {
1568         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
1569         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
1570         if (isa<AllocaInst>(Operand) || isAllocationFn(Operand, TLI)) {
1571           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
1572           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
1573             if (I != BCI) {
1574               I->takeName(BCI);
1575               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
1576               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
1577             }
1578             return &GEP;
1579           }
1580         }
1581         return new BitCastInst(Operand, GEP.getType());
1582       }
1583
1584       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
1585       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
1586       // GEP.
1587       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1588       if (FindElementAtOffset(OpType, Offset.getSExtValue(), NewIndices)) {
1589         Value *NGEP = GEP.isInBounds() ?
1590           Builder->CreateInBoundsGEP(Operand, NewIndices) :
1591           Builder->CreateGEP(Operand, NewIndices);
1592
1593         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
1594           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
1595         NGEP->takeName(&GEP);
1596         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
1597       }
1598     }
1599   }
1600
1601   return nullptr;
1602 }
1603
1604 static bool
1605 isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users,
1606                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
1607   SmallVector<Instruction*, 4> Worklist;
1608   Worklist.push_back(AI);
1609
1610   do {
1611     Instruction *PI = Worklist.pop_back_val();
1612     for (User *U : PI->users()) {
1613       Instruction *I = cast<Instruction>(U);
1614       switch (I->getOpcode()) {
1615       default:
1616         // Give up the moment we see something we can't handle.
1617         return false;
1618
1619       case Instruction::BitCast:
1620       case Instruction::GetElementPtr:
1621         Users.push_back(I);
1622         Worklist.push_back(I);
1623         continue;
1624
1625       case Instruction::ICmp: {
1626         ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(I);
1627         // We can fold eq/ne comparisons with null to false/true, respectively.
1628         if (!ICI->isEquality() || !isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
1629           return false;
1630         Users.push_back(I);
1631         continue;
1632       }
1633
1634       case Instruction::Call:
1635         // Ignore no-op and store intrinsics.
1636         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1637           switch (II->getIntrinsicID()) {
1638           default:
1639             return false;
1640
1641           case Intrinsic::memmove:
1642           case Intrinsic::memcpy:
1643           case Intrinsic::memset: {
1644             MemIntrinsic *MI = cast<MemIntrinsic>(II);
1645             if (MI->isVolatile() || MI->getRawDest() != PI)
1646               return false;
1647           }
1648           // fall through
1649           case Intrinsic::dbg_declare:
1650           case Intrinsic::dbg_value:
1651           case Intrinsic::invariant_start:
1652           case Intrinsic::invariant_end:
1653           case Intrinsic::lifetime_start:
1654           case Intrinsic::lifetime_end:
1655           case Intrinsic::objectsize:
1656             Users.push_back(I);
1657             continue;
1658           }
1659         }
1660
1661         if (isFreeCall(I, TLI)) {
1662           Users.push_back(I);
1663           continue;
1664         }
1665         return false;
1666
1667       case Instruction::Store: {
1668         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I);
1669         if (SI->isVolatile() || SI->getPointerOperand() != PI)
1670           return false;
1671         Users.push_back(I);
1672         continue;
1673       }
1674       }
1675       llvm_unreachable("missing a return?");
1676     }
1677   } while (!Worklist.empty());
1678   return true;
1679 }
1680
1681 Instruction *InstCombiner::visitAllocSite(Instruction &MI) {
1682   // If we have a malloc call which is only used in any amount of comparisons
1683   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
1684   // true or false as appropriate.
1685   SmallVector<WeakVH, 64> Users;
1686   if (isAllocSiteRemovable(&MI, Users, TLI)) {
1687     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
1688       Instruction *I = cast_or_null<Instruction>(&*Users[i]);
1689       if (!I) continue;
1690
1691       if (ICmpInst *C = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
1692         ReplaceInstUsesWith(*C,
1693                             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(C->getContext()),
1694                                              C->isFalseWhenEqual()));
1695       } else if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
1696         ReplaceInstUsesWith(*I, UndefValue::get(I->getType()));
1697       } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1698         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
1699           ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1));
1700           uint64_t DontKnow = CI->isZero() ? -1ULL : 0;
1701           ReplaceInstUsesWith(*I, ConstantInt::get(I->getType(), DontKnow));
1702         }
1703       }
1704       EraseInstFromFunction(*I);
1705     }
1706
1707     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&MI)) {
1708       // Replace invoke with a NOP intrinsic to maintain the original CFG
1709       Module *M = II->getParent()->getParent()->getParent();
1710       Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::donothing);
1711       InvokeInst::Create(F, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
1712                          None, "", II->getParent());
1713     }
1714     return EraseInstFromFunction(MI);
1715   }
1716   return nullptr;
1717 }
1718
1719 /// \brief Move the call to free before a NULL test.
1720 ///
1721 /// Check if this free is accessed after its argument has been test
1722 /// against NULL (property 0).
1723 /// If yes, it is legal to move this call in its predecessor block.
1724 ///
1725 /// The move is performed only if the block containing the call to free
1726 /// will be removed, i.e.:
1727 /// 1. it has only one predecessor P, and P has two successors
1728 /// 2. it contains the call and an unconditional branch
1729 /// 3. its successor is the same as its predecessor's successor
1730 ///
1731 /// The profitability is out-of concern here and this function should
1732 /// be called only if the caller knows this transformation would be
1733 /// profitable (e.g., for code size).
1734 static Instruction *
1735 tryToMoveFreeBeforeNullTest(CallInst &FI) {
1736   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1737   BasicBlock *FreeInstrBB = FI.getParent();
1738   BasicBlock *PredBB = FreeInstrBB->getSinglePredecessor();
1739
1740   // Validate part of constraint #1: Only one predecessor
1741   // FIXME: We can extend the number of predecessor, but in that case, we
1742   //        would duplicate the call to free in each predecessor and it may
1743   //        not be profitable even for code size.
1744   if (!PredBB)
1745     return nullptr;
1746
1747   // Validate constraint #2: Does this block contains only the call to
1748   //                         free and an unconditional branch?
1749   // FIXME: We could check if we can speculate everything in the
1750   //        predecessor block
1751   if (FreeInstrBB->size() != 2)
1752     return nullptr;
1753   BasicBlock *SuccBB;
1754   if (!match(FreeInstrBB->getTerminator(), m_UnconditionalBr(SuccBB)))
1755     return nullptr;
1756
1757   // Validate the rest of constraint #1 by matching on the pred branch.
1758   TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
1759   BasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
1760   ICmpInst::Predicate Pred;
1761   if (!match(TI, m_Br(m_ICmp(Pred, m_Specific(Op), m_Zero()), TrueBB, FalseBB)))
1762     return nullptr;
1763   if (Pred != ICmpInst::ICMP_EQ && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
1764     return nullptr;
1765
1766   // Validate constraint #3: Ensure the null case just falls through.
1767   if (SuccBB != (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? TrueBB : FalseBB))
1768     return nullptr;
1769   assert(FreeInstrBB == (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? FalseBB : TrueBB) &&
1770          "Broken CFG: missing edge from predecessor to successor");
1771
1772   FI.moveBefore(TI);
1773   return &FI;
1774 }
1775
1776
1777 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
1778   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1779
1780   // free undef -> unreachable.
1781   if (isa<UndefValue>(Op)) {
1782     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
1783     Builder->CreateStore(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
1784                          UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())));
1785     return EraseInstFromFunction(FI);
1786   }
1787
1788   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
1789   // when lots of inlining happens.
1790   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
1791     return EraseInstFromFunction(FI);
1792
1793   // If we optimize for code size, try to move the call to free before the null
1794   // test so that simplify cfg can remove the empty block and dead code
1795   // elimination the branch. I.e., helps to turn something like:
1796   // if (foo) free(foo);
1797   // into
1798   // free(foo);
1799   if (MinimizeSize)
1800     if (Instruction *I = tryToMoveFreeBeforeNullTest(FI))
1801       return I;
1802
1803   return nullptr;
1804 }
1805
1806
1807
1808 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1809   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1810   Value *X = nullptr;
1811   BasicBlock *TrueDest;
1812   BasicBlock *FalseDest;
1813   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
1814       !isa<Constant>(X)) {
1815     // Swap Destinations and condition...
1816     BI.setCondition(X);
1817     BI.swapSuccessors();
1818     return &BI;
1819   }
1820
1821   // Canonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
1822   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
1823   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1824                              TrueDest, FalseDest)) &&
1825       BI.getCondition()->hasOneUse())
1826     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
1827         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
1828       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
1829       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
1830
1831       // Swap Destinations and condition.
1832       BI.swapSuccessors();
1833       Worklist.Add(Cond);
1834       return &BI;
1835     }
1836
1837   // Canonicalize icmp_ne -> icmp_eq
1838   ICmpInst::Predicate IPred;
1839   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1840                       TrueDest, FalseDest)) &&
1841       BI.getCondition()->hasOneUse())
1842     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1843         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1844         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
1845       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
1846       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
1847       // Swap Destinations and condition.
1848       BI.swapSuccessors();
1849       Worklist.Add(Cond);
1850       return &BI;
1851     }
1852
1853   return nullptr;
1854 }
1855
1856 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
1857   Value *Cond = SI.getCondition();
1858   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1859     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
1860       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1861         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
1862         // Skip the first item since that's the default case.
1863         for (SwitchInst::CaseIt i = SI.case_begin(), e = SI.case_end();
1864              i != e; ++i) {
1865           ConstantInt* CaseVal = i.getCaseValue();
1866           Constant* NewCaseVal = ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(CaseVal),
1867                                                       AddRHS);
1868           assert(isa<ConstantInt>(NewCaseVal) &&
1869                  "Result of expression should be constant");
1870           i.setValue(cast<ConstantInt>(NewCaseVal));
1871         }
1872         SI.setCondition(I->getOperand(0));
1873         Worklist.Add(I);
1874         return &SI;
1875       }
1876   }
1877   return nullptr;
1878 }
1879
1880 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
1881   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
1882
1883   if (!EV.hasIndices())
1884     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
1885
1886   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
1887     if (Constant *C2 = C->getAggregateElement(*EV.idx_begin())) {
1888       if (EV.getNumIndices() == 0)
1889         return ReplaceInstUsesWith(EV, C2);
1890       // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
1891       // first index
1892       return ExtractValueInst::Create(C2, EV.getIndices().slice(1));
1893     }
1894     return nullptr; // Can't handle other constants
1895   }
1896
1897   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
1898     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
1899     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
1900     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
1901          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
1902          exti != exte && insi != inse;
1903          ++exti, ++insi) {
1904       if (*insi != *exti)
1905         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
1906         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
1907         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
1908         // operand of the insert. i.e., replace
1909         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1910         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
1911         // with
1912         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
1913         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
1914                                         EV.getIndices());
1915     }
1916     if (exti == exte && insi == inse)
1917       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
1918       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1919       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
1920       // with "i32 42"
1921       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
1922     if (exti == exte) {
1923       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
1924       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1925       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
1926       // with
1927       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
1928       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
1929       // by switching the order of the insert and extract (though the
1930       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
1931       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
1932                                                  EV.getIndices());
1933       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
1934                                      makeArrayRef(insi, inse));
1935     }
1936     if (insi == inse)
1937       // The insert list is a prefix of the extract list
1938       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
1939       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
1940       // i.e., replace
1941       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1942       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
1943       // with
1944       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
1945       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
1946                                       makeArrayRef(exti, exte));
1947   }
1948   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
1949     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
1950     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
1951     // just get one value.
1952     if (II->hasOneUse()) {
1953       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
1954       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
1955       // and replace it with a traditional binary instruction.
1956       switch (II->getIntrinsicID()) {
1957       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1958       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1959         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1960           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1961           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1962           EraseInstFromFunction(*II);
1963           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
1964         }
1965
1966         // If the normal result of the add is dead, and the RHS is a constant,
1967         // we can transform this into a range comparison.
1968         // overflow = uadd a, -4  -->  overflow = icmp ugt a, 3
1969         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow)
1970           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1)))
1971             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, II->getArgOperand(0),
1972                                 ConstantExpr::getNot(CI));
1973         break;
1974       case Intrinsic::usub_with_overflow:
1975       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1976         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1977           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1978           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1979           EraseInstFromFunction(*II);
1980           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
1981         }
1982         break;
1983       case Intrinsic::umul_with_overflow:
1984       case Intrinsic::smul_with_overflow:
1985         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1986           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1987           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1988           EraseInstFromFunction(*II);
1989           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
1990         }
1991         break;
1992       default:
1993         break;
1994       }
1995     }
1996   }
1997   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Agg))
1998     // If the (non-volatile) load only has one use, we can rewrite this to a
1999     // load from a GEP. This reduces the size of the load.
2000     // FIXME: If a load is used only by extractvalue instructions then this
2001     //        could be done regardless of having multiple uses.
2002     if (L->isSimple() && L->hasOneUse()) {
2003       // extractvalue has integer indices, getelementptr has Value*s. Convert.
2004       SmallVector<Value*, 4> Indices;
2005       // Prefix an i32 0 since we need the first element.
2006       Indices.push_back(Builder->getInt32(0));
2007       for (ExtractValueInst::idx_iterator I = EV.idx_begin(), E = EV.idx_end();
2008             I != E; ++I)
2009         Indices.push_back(Builder->getInt32(*I));
2010
2011       // We need to insert these at the location of the old load, not at that of
2012       // the extractvalue.
2013       Builder->SetInsertPoint(L->getParent(), L);
2014       Value *GEP = Builder->CreateInBoundsGEP(L->getPointerOperand(), Indices);
2015       // Returning the load directly will cause the main loop to insert it in
2016       // the wrong spot, so use ReplaceInstUsesWith().
2017       return ReplaceInstUsesWith(EV, Builder->CreateLoad(GEP));
2018     }
2019   // We could simplify extracts from other values. Note that nested extracts may
2020   // already be simplified implicitly by the above: extract (extract (insert) )
2021   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
2022   // the value inserted, if appropriate. Similarly for extracts from single-use
2023   // loads: extract (extract (load)) will be translated to extract (load (gep))
2024   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
2025   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
2026   // aren't handled yet.
2027   return nullptr;
2028 }
2029
2030 enum Personality_Type {
2031   Unknown_Personality,
2032   GNU_Ada_Personality,
2033   GNU_CXX_Personality,
2034   GNU_ObjC_Personality
2035 };
2036
2037 /// RecognizePersonality - See if the given exception handling personality
2038 /// function is one that we understand.  If so, return a description of it;
2039 /// otherwise return Unknown_Personality.
2040 static Personality_Type RecognizePersonality(Value *Pers) {
2041   Function *F = dyn_cast<Function>(Pers->stripPointerCasts());
2042   if (!F)
2043     return Unknown_Personality;
2044   return StringSwitch<Personality_Type>(F->getName())
2045     .Case("__gnat_eh_personality", GNU_Ada_Personality)
2046     .Case("__gxx_personality_v0",  GNU_CXX_Personality)
2047     .Case("__objc_personality_v0", GNU_ObjC_Personality)
2048     .Default(Unknown_Personality);
2049 }
2050
2051 /// isCatchAll - Return 'true' if the given typeinfo will match anything.
2052 static bool isCatchAll(Personality_Type Personality, Constant *TypeInfo) {
2053   switch (Personality) {
2054   case Unknown_Personality:
2055     return false;
2056   case GNU_Ada_Personality:
2057     // While __gnat_all_others_value will match any Ada exception, it doesn't
2058     // match foreign exceptions (or didn't, before gcc-4.7).
2059     return false;
2060   case GNU_CXX_Personality:
2061   case GNU_ObjC_Personality:
2062     return TypeInfo->isNullValue();
2063   }
2064   llvm_unreachable("Unknown personality!");
2065 }
2066
2067 static bool shorter_filter(const Value *LHS, const Value *RHS) {
2068   return
2069     cast<ArrayType>(LHS->getType())->getNumElements()
2070   <
2071     cast<ArrayType>(RHS->getType())->getNumElements();
2072 }
2073
2074 Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
2075   // The logic here should be correct for any real-world personality function.
2076   // However if that turns out not to be true, the offending logic can always
2077   // be conditioned on the personality function, like the catch-all logic is.
2078   Personality_Type Personality = RecognizePersonality(LI.getPersonalityFn());
2079
2080   // Simplify the list of clauses, eg by removing repeated catch clauses
2081   // (these are often created by inlining).
2082   bool MakeNewInstruction = false; // If true, recreate using the following:
2083   SmallVector<Value *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
2084   bool CleanupFlag = LI.isCleanup();   // - The new instruction is a cleanup.
2085
2086   SmallPtrSet<Value *, 16> AlreadyCaught; // Typeinfos known caught already.
2087   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumClauses(); i != e; ++i) {
2088     bool isLastClause = i + 1 == e;
2089     if (LI.isCatch(i)) {
2090       // A catch clause.
2091       Value *CatchClause = LI.getClause(i);
2092       Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CatchClause->stripPointerCasts());
2093
2094       // If we already saw this clause, there is no point in having a second
2095       // copy of it.
2096       if (AlreadyCaught.insert(TypeInfo)) {
2097         // This catch clause was not already seen.
2098         NewClauses.push_back(CatchClause);
2099       } else {
2100         // Repeated catch clause - drop the redundant copy.
2101         MakeNewInstruction = true;
2102       }
2103
2104       // If this is a catch-all then there is no point in keeping any following
2105       // clauses or marking the landingpad as having a cleanup.
2106       if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2107         if (!isLastClause)
2108           MakeNewInstruction = true;
2109         CleanupFlag = false;
2110         break;
2111       }
2112     } else {
2113       // A filter clause.  If any of the filter elements were already caught
2114       // then they can be dropped from the filter.  It is tempting to try to
2115       // exploit the filter further by saying that any typeinfo that does not
2116       // occur in the filter can't be caught later (and thus can be dropped).
2117       // However this would be wrong, since typeinfos can match without being
2118       // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some
2119       // class derived from it).
2120       assert(LI.isFilter(i) && "Unsupported landingpad clause!");
2121       Value *FilterClause = LI.getClause(i);
2122       ArrayType *FilterType = cast<ArrayType>(FilterClause->getType());
2123       unsigned NumTypeInfos = FilterType->getNumElements();
2124
2125       // An empty filter catches everything, so there is no point in keeping any
2126       // following clauses or marking the landingpad as having a cleanup.  By
2127       // dealing with this case here the following code is made a bit simpler.
2128       if (!NumTypeInfos) {
2129         NewClauses.push_back(FilterClause);
2130         if (!isLastClause)
2131           MakeNewInstruction = true;
2132         CleanupFlag = false;
2133         break;
2134       }
2135
2136       bool MakeNewFilter = false; // If true, make a new filter.
2137       SmallVector<Constant *, 16> NewFilterElts; // New elements.
2138       if (isa<ConstantAggregateZero>(FilterClause)) {
2139         // Not an empty filter - it contains at least one null typeinfo.
2140         assert(NumTypeInfos > 0 && "Should have handled empty filter already!");
2141         Constant *TypeInfo =
2142           Constant::getNullValue(FilterType->getElementType());
2143         // If this typeinfo is a catch-all then the filter can never match.
2144         if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2145           // Throw the filter away.
2146           MakeNewInstruction = true;
2147           continue;
2148         }
2149
2150         // There is no point in having multiple copies of this typeinfo, so
2151         // discard all but the first copy if there is more than one.
2152         NewFilterElts.push_back(TypeInfo);
2153         if (NumTypeInfos > 1)
2154           MakeNewFilter = true;
2155       } else {
2156         ConstantArray *Filter = cast<ConstantArray>(FilterClause);
2157         SmallPtrSet<Value *, 16> SeenInFilter; // For uniquing the elements.
2158         NewFilterElts.reserve(NumTypeInfos);
2159
2160         // Remove any filter elements that were already caught or that already
2161         // occurred in the filter.  While there, see if any of the elements are
2162         // catch-alls.  If so, the filter can be discarded.
2163         bool SawCatchAll = false;
2164         for (unsigned j = 0; j != NumTypeInfos; ++j) {
2165           Value *Elt = Filter->getOperand(j);
2166           Constant *TypeInfo = cast<Constant>(Elt->stripPointerCasts());
2167           if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2168             // This element is a catch-all.  Bail out, noting this fact.
2169             SawCatchAll = true;
2170             break;
2171           }
2172           if (AlreadyCaught.count(TypeInfo))
2173             // Already caught by an earlier clause, so having it in the filter
2174             // is pointless.
2175             continue;
2176           // There is no point in having multiple copies of the same typeinfo in
2177           // a filter, so only add it if we didn't already.
2178           if (SeenInFilter.insert(TypeInfo))
2179             NewFilterElts.push_back(cast<Constant>(Elt));
2180         }
2181         // A filter containing a catch-all cannot match anything by definition.
2182         if (SawCatchAll) {
2183           // Throw the filter away.
2184           MakeNewInstruction = true;
2185           continue;
2186         }
2187
2188         // If we dropped something from the filter, make a new one.
2189         if (NewFilterElts.size() < NumTypeInfos)
2190           MakeNewFilter = true;
2191       }
2192       if (MakeNewFilter) {
2193         FilterType = ArrayType::get(FilterType->getElementType(),
2194                                     NewFilterElts.size());
2195         FilterClause = ConstantArray::get(FilterType, NewFilterElts);
2196         MakeNewInstruction = true;
2197       }
2198
2199       NewClauses.push_back(FilterClause);
2200
2201       // If the new filter is empty then it will catch everything so there is
2202       // no point in keeping any following clauses or marking the landingpad
2203       // as having a cleanup.  The case of the original filter being empty was
2204       // already handled above.
2205       if (MakeNewFilter && !NewFilterElts.size()) {
2206         assert(MakeNewInstruction && "New filter but not a new instruction!");
2207         CleanupFlag = false;
2208         break;
2209       }
2210     }
2211   }
2212
2213   // If several filters occur in a row then reorder them so that the shortest
2214   // filters come first (those with the smallest number of elements).  This is
2215   // advantageous because shorter filters are more likely to match, speeding up
2216   // unwinding, but mostly because it increases the effectiveness of the other
2217   // filter optimizations below.
2218   for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i + 1 < e; ) {
2219     unsigned j;
2220     // Find the maximal 'j' s.t. the range [i, j) consists entirely of filters.
2221     for (j = i; j != e; ++j)
2222       if (!isa<ArrayType>(NewClauses[j]->getType()))
2223         break;
2224
2225     // Check whether the filters are already sorted by length.  We need to know
2226     // if sorting them is actually going to do anything so that we only make a
2227     // new landingpad instruction if it does.
2228     for (unsigned k = i; k + 1 < j; ++k)
2229       if (shorter_filter(NewClauses[k+1], NewClauses[k])) {
2230         // Not sorted, so sort the filters now.  Doing an unstable sort would be
2231         // correct too but reordering filters pointlessly might confuse users.
2232         std::stable_sort(NewClauses.begin() + i, NewClauses.begin() + j,
2233                          shorter_filter);
2234         MakeNewInstruction = true;
2235         break;
2236       }
2237
2238     // Look for the next batch of filters.
2239     i = j + 1;
2240   }
2241
2242   // If typeinfos matched if and only if equal, then the elements of a filter L
2243   // that occurs later than a filter F could be replaced by the intersection of
2244   // the elements of F and L.  In reality two typeinfos can match without being
2245   // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some class
2246   // derived from it) so it would be wrong to perform this transform in general.
2247   // However the transform is correct and useful if F is a subset of L.  In that
2248   // case L can be replaced by F, and thus removed altogether since repeating a
2249   // filter is pointless.  So here we look at all pairs of filters F and L where
2250   // L follows F in the list of clauses, and remove L if every element of F is
2251   // an element of L.  This can occur when inlining C++ functions with exception
2252   // specifications.
2253   for (unsigned i = 0; i + 1 < NewClauses.size(); ++i) {
2254     // Examine each filter in turn.
2255     Value *Filter = NewClauses[i];
2256     ArrayType *FTy = dyn_cast<ArrayType>(Filter->getType());
2257     if (!FTy)
2258       // Not a filter - skip it.
2259       continue;
2260     unsigned FElts = FTy->getNumElements();
2261     // Examine each filter following this one.  Doing this backwards means that
2262     // we don't have to worry about filters disappearing under us when removed.
2263     for (unsigned j = NewClauses.size() - 1; j != i; --j) {
2264       Value *LFilter = NewClauses[j];
2265       ArrayType *LTy = dyn_cast<ArrayType>(LFilter->getType());
2266       if (!LTy)
2267         // Not a filter - skip it.
2268         continue;
2269       // If Filter is a subset of LFilter, i.e. every element of Filter is also
2270       // an element of LFilter, then discard LFilter.
2271       SmallVectorImpl<Value *>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
2272       // If Filter is empty then it is a subset of LFilter.
2273       if (!FElts) {
2274         // Discard LFilter.
2275         NewClauses.erase(J);
2276         MakeNewInstruction = true;
2277         // Move on to the next filter.
2278         continue;
2279       }
2280       unsigned LElts = LTy->getNumElements();
2281       // If Filter is longer than LFilter then it cannot be a subset of it.
2282       if (FElts > LElts)
2283         // Move on to the next filter.
2284         continue;
2285       // At this point we know that LFilter has at least one element.
2286       if (isa<ConstantAggregateZero>(LFilter)) { // LFilter only contains zeros.
2287         // Filter is a subset of LFilter iff Filter contains only zeros (as we
2288         // already know that Filter is not longer than LFilter).
2289         if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) {
2290           assert(FElts <= LElts && "Should have handled this case earlier!");
2291           // Discard LFilter.
2292           NewClauses.erase(J);
2293           MakeNewInstruction = true;
2294         }
2295         // Move on to the next filter.
2296         continue;
2297       }
2298       ConstantArray *LArray = cast<ConstantArray>(LFilter);
2299       if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) { // Filter only contains zeros.
2300         // Since Filter is non-empty and contains only zeros, it is a subset of
2301         // LFilter iff LFilter contains a zero.
2302         assert(FElts > 0 && "Should have eliminated the empty filter earlier!");
2303         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l)
2304           if (LArray->getOperand(l)->isNullValue()) {
2305             // LFilter contains a zero - discard it.
2306             NewClauses.erase(J);
2307             MakeNewInstruction = true;
2308             break;
2309           }
2310         // Move on to the next filter.
2311         continue;
2312       }
2313       // At this point we know that both filters are ConstantArrays.  Loop over
2314       // operands to see whether every element of Filter is also an element of
2315       // LFilter.  Since filters tend to be short this is probably faster than
2316       // using a method that scales nicely.
2317       ConstantArray *FArray = cast<ConstantArray>(Filter);
2318       bool AllFound = true;
2319       for (unsigned f = 0; f != FElts; ++f) {
2320         Value *FTypeInfo = FArray->getOperand(f)->stripPointerCasts();
2321         AllFound = false;
2322         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l) {
2323           Value *LTypeInfo = LArray->getOperand(l)->stripPointerCasts();
2324           if (LTypeInfo == FTypeInfo) {
2325             AllFound = true;
2326             break;
2327           }
2328         }
2329         if (!AllFound)
2330           break;
2331       }
2332       if (AllFound) {
2333         // Discard LFilter.
2334         NewClauses.erase(J);
2335         MakeNewInstruction = true;
2336       }
2337       // Move on to the next filter.
2338     }
2339   }
2340
2341   // If we changed any of the clauses, replace the old landingpad instruction
2342   // with a new one.
2343   if (MakeNewInstruction) {
2344     LandingPadInst *NLI = LandingPadInst::Create(LI.getType(),
2345                                                  LI.getPersonalityFn(),
2346                                                  NewClauses.size());
2347     for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i != e; ++i)
2348       NLI->addClause(NewClauses[i]);
2349     // A landing pad with no clauses must have the cleanup flag set.  It is
2350     // theoretically possible, though highly unlikely, that we eliminated all
2351     // clauses.  If so, force the cleanup flag to true.
2352     if (NewClauses.empty())
2353       CleanupFlag = true;
2354     NLI->setCleanup(CleanupFlag);
2355     return NLI;
2356   }
2357
2358   // Even if none of the clauses changed, we may nonetheless have understood
2359   // that the cleanup flag is pointless.  Clear it if so.
2360   if (LI.isCleanup() != CleanupFlag) {
2361     assert(!CleanupFlag && "Adding a cleanup, not removing one?!");
2362     LI.setCleanup(CleanupFlag);
2363     return &LI;
2364   }
2365
2366   return nullptr;
2367 }
2368
2369
2370
2371
2372 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
2373 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
2374 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
2375 /// end of its block.
2376 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
2377   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
2378
2379   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
2380   if (isa<PHINode>(I) || isa<LandingPadInst>(I) || I->mayHaveSideEffects() ||
2381       isa<TerminatorInst>(I))
2382     return false;
2383
2384   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
2385   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
2386         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
2387     return false;
2388
2389   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
2390   // the end of block that could change the value.
2391   if (I->mayReadFromMemory()) {
2392     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
2393          Scan != E; ++Scan)
2394       if (Scan->mayWriteToMemory())
2395         return false;
2396   }
2397
2398   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstInsertionPt();
2399   I->moveBefore(InsertPos);
2400   ++NumSunkInst;
2401   return true;
2402 }
2403
2404
2405 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
2406 /// all reachable code to the worklist.
2407 ///
2408 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
2409 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
2410 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
2411 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
2412 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
2413 ///
2414 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
2415                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
2416                                        InstCombiner &IC,
2417                                        const DataLayout *DL,
2418                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
2419   bool MadeIRChange = false;
2420   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
2421   Worklist.push_back(BB);
2422
2423   SmallVector<Instruction*, 128> InstrsForInstCombineWorklist;
2424   DenseMap<ConstantExpr*, Constant*> FoldedConstants;
2425
2426   do {
2427     BB = Worklist.pop_back_val();
2428
2429     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
2430     if (!Visited.insert(BB)) continue;
2431
2432     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
2433       Instruction *Inst = BBI++;
2434
2435       // DCE instruction if trivially dead.
2436       if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI)) {
2437         ++NumDeadInst;
2438         DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
2439         Inst->eraseFromParent();
2440         continue;
2441       }
2442
2443       // ConstantProp instruction if trivially constant.
2444       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
2445         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, DL, TLI)) {
2446           DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
2447                        << *Inst << '\n');
2448           Inst->replaceAllUsesWith(C);
2449           ++NumConstProp;
2450           Inst->eraseFromParent();
2451           continue;
2452         }
2453
2454       if (DL) {
2455         // See if we can constant fold its operands.
2456         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
2457              i != e; ++i) {
2458           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
2459           if (CE == nullptr) continue;
2460
2461           Constant*& FoldRes = FoldedConstants[CE];
2462           if (!FoldRes)
2463             FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI);
2464           if (!FoldRes)
2465             FoldRes = CE;
2466
2467           if (FoldRes != CE) {
2468             *i = FoldRes;
2469             MadeIRChange = true;
2470           }
2471         }
2472       }
2473
2474       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
2475     }
2476
2477     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
2478     // constant, only visit the reachable successor.
2479     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
2480     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2481       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
2482         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
2483         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
2484         Worklist.push_back(ReachableBB);
2485         continue;
2486       }
2487     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2488       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
2489         // See if this is an explicit destination.
2490         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2491              i != e; ++i)
2492           if (i.getCaseValue() == Cond) {
2493             BasicBlock *ReachableBB = i.getCaseSuccessor();
2494             Worklist.push_back(ReachableBB);
2495             continue;
2496           }
2497
2498         // Otherwise it is the default destination.
2499         Worklist.push_back(SI->getDefaultDest());
2500         continue;
2501       }
2502     }
2503
2504     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2505       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
2506   } while (!Worklist.empty());
2507
2508   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
2509   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
2510   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
2511   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
2512   // some N^2 behavior in pathological cases.
2513   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
2514                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
2515
2516   return MadeIRChange;
2517 }
2518
2519 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
2520   MadeIRChange = false;
2521
2522   DEBUG(dbgs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
2523                << F.getName() << "\n");
2524
2525   {
2526     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
2527     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
2528     // track of which blocks we visit.
2529     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
2530     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, DL,
2531                                                TLI);
2532
2533     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
2534     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
2535     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
2536     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
2537       if (Visited.count(BB)) continue;
2538
2539       // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
2540       // having to update as many def-use and use-def chains.
2541       Instruction *EndInst = BB->getTerminator(); // Last not to be deleted.
2542       while (EndInst != BB->begin()) {
2543         // Delete the next to last instruction.
2544         BasicBlock::iterator I = EndInst;
2545         Instruction *Inst = --I;
2546         if (!Inst->use_empty())
2547           Inst->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Inst->getType()));
2548         if (isa<LandingPadInst>(Inst)) {
2549           EndInst = Inst;
2550           continue;
2551         }
2552         if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) {
2553           ++NumDeadInst;
2554           MadeIRChange = true;
2555         }
2556         Inst->eraseFromParent();
2557       }
2558     }
2559   }
2560
2561   while (!Worklist.isEmpty()) {
2562     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
2563     if (I == nullptr) continue;  // skip null values.
2564
2565     // Check to see if we can DCE the instruction.
2566     if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
2567       DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
2568       EraseInstFromFunction(*I);
2569       ++NumDeadInst;
2570       MadeIRChange = true;
2571       continue;
2572     }
2573
2574     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
2575     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
2576       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, DL, TLI)) {
2577         DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
2578
2579         // Add operands to the worklist.
2580         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
2581         ++NumConstProp;
2582         EraseInstFromFunction(*I);
2583         MadeIRChange = true;
2584         continue;
2585       }
2586
2587     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
2588     if (I->hasOneUse()) {
2589       BasicBlock *BB = I->getParent();
2590       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*I->user_begin());
2591       BasicBlock *UserParent;
2592
2593       // Get the block the use occurs in.
2594       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
2595         UserParent = PN->getIncomingBlock(*I->use_begin());
2596       else
2597         UserParent = UserInst->getParent();
2598
2599       if (UserParent != BB) {
2600         bool UserIsSuccessor = false;
2601         // See if the user is one of our successors.
2602         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
2603           if (*SI == UserParent) {
2604             UserIsSuccessor = true;
2605             break;
2606           }
2607
2608         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
2609         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
2610         // otherwise), we can keep going.
2611         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
2612           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
2613           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
2614       }
2615     }
2616
2617     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
2618     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
2619     Builder->SetCurrentDebugLocation(I->getDebugLoc());
2620
2621 #ifndef NDEBUG
2622     std::string OrigI;
2623 #endif
2624     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
2625     DEBUG(dbgs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
2626
2627     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
2628       ++NumCombined;
2629       // Should we replace the old instruction with a new one?
2630       if (Result != I) {
2631         DEBUG(dbgs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
2632                      << "    New = " << *Result << '\n');
2633
2634         if (!I->getDebugLoc().isUnknown())
2635           Result->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
2636         // Everything uses the new instruction now.
2637         I->replaceAllUsesWith(Result);
2638
2639         // Move the name to the new instruction first.
2640         Result->takeName(I);
2641
2642         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
2643         Worklist.Add(Result);
2644         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
2645
2646         // Insert the new instruction into the basic block...
2647         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
2648         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
2649
2650         // If we replace a PHI with something that isn't a PHI, fix up the
2651         // insertion point.
2652         if (!isa<PHINode>(Result) && isa<PHINode>(InsertPos))
2653           InsertPos = InstParent->getFirstInsertionPt();
2654
2655         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
2656
2657         EraseInstFromFunction(*I);
2658       } else {
2659 #ifndef NDEBUG
2660         DEBUG(dbgs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
2661                      << "    New = " << *I << '\n');
2662 #endif
2663
2664         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
2665         // if so, remove it.
2666         if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
2667           EraseInstFromFunction(*I);
2668         } else {
2669           Worklist.Add(I);
2670           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
2671         }
2672       }
2673       MadeIRChange = true;
2674     }
2675   }
2676
2677   Worklist.Zap();
2678   return MadeIRChange;
2679 }
2680
2681 namespace {
2682 class InstCombinerLibCallSimplifier : public LibCallSimplifier {
2683   InstCombiner *IC;
2684 public:
2685   InstCombinerLibCallSimplifier(const DataLayout *DL,
2686                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
2687                                 InstCombiner *IC)
2688     : LibCallSimplifier(DL, TLI, UnsafeFPShrink) {
2689     this->IC = IC;
2690   }
2691
2692   /// replaceAllUsesWith - override so that instruction replacement
2693   /// can be defined in terms of the instruction combiner framework.
2694   void replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) const override {
2695     IC->ReplaceInstUsesWith(*I, With);
2696   }
2697 };
2698 }
2699
2700 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
2701   if (skipOptnoneFunction(F))
2702     return false;
2703
2704   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
2705   DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
2706   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
2707   // Minimizing size?
2708   MinimizeSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
2709                                                 Attribute::MinSize);
2710
2711   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
2712   /// instructions into the worklist when they are created.
2713   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
2714     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(DL),
2715                InstCombineIRInserter(Worklist));
2716   Builder = &TheBuilder;
2717
2718   InstCombinerLibCallSimplifier TheSimplifier(DL, TLI, this);
2719   Simplifier = &TheSimplifier;
2720
2721   bool EverMadeChange = false;
2722
2723   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
2724   // by instcombiner.
2725   EverMadeChange = LowerDbgDeclare(F);
2726
2727   // Iterate while there is work to do.
2728   unsigned Iteration = 0;
2729   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
2730     EverMadeChange = true;
2731
2732   Builder = nullptr;
2733   return EverMadeChange;
2734 }
2735
2736 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
2737   return new InstCombiner();
2738 }