6502bb38fe2b1a203030466f4002f45d68ee506c
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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 algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2113   {
2114     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2115     Value *Other = RHS;
2116     if (!CI) {
2117       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2118       Other = LHS;
2119     }
2120     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2121         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2122          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2123         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2124       unsigned AS =
2125         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2126       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2127                                    PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2128       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2129       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2130     }
2131   }
2132   
2133   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2134   {
2135     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2136     Value *Other = RHS;
2137     if (!SI) {
2138       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2139       Other = LHS;
2140     }
2141     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2142       Value *TV = SI->getTrueValue();
2143       Value *FV = SI->getFalseValue();
2144       Value *A, *N;
2145
2146       // Can we fold the add into the argument of the select?
2147       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2148       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2149           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2150         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2151       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2152           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2153         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2154     }
2155   }
2156
2157   return Changed ? &I : 0;
2158 }
2159
2160 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2161 // highest order bit set.
2162 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2163   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2164   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2165 }
2166
2167 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2168   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2169
2170   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2171     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2172
2173   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2174   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2175     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2176
2177   if (isa<UndefValue>(Op0))
2178     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2179   if (isa<UndefValue>(Op1))
2180     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2181
2182   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2183     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2184     if (C->isAllOnesValue())
2185       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2186
2187     // C - ~X == X + (1+C)
2188     Value *X = 0;
2189     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2190       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2191
2192     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2193     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2194     if (C->isZero()) {
2195       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2196         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2197           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2198             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2199             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2200                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2201               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2202               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2203                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2204             }
2205           }
2206         }
2207         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2208           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2209             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2210             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2211                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2212               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2213               return BinaryOperator::createLShr(
2214                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2215             }
2216           }
2217         } 
2218     }
2219
2220     // Try to fold constant sub into select arguments.
2221     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2222       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2223         return R;
2224
2225     if (isa<PHINode>(Op0))
2226       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2227         return NV;
2228   }
2229
2230   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2231     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2232         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2233       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2234         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2235       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2236         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2237       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2238         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2239           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2240           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2241                                            Op1I->getOperand(0));
2242       }
2243     }
2244
2245     if (Op1I->hasOneUse()) {
2246       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2247       // is not used by anyone else...
2248       //
2249       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2250           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2251         // Swap the two operands of the subexpr...
2252         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2253         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2254         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2255
2256         // Create the new top level add instruction...
2257         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2258       }
2259
2260       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2261       //
2262       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2263           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2264         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2265
2266         Value *NewNot =
2267           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2268         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2269       }
2270
2271       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2272       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2273         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2274           if (CSI->isZero())
2275             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2276               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2277                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2278
2279       // X - X*C --> X * (1-C)
2280       ConstantInt *C2 = 0;
2281       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2282         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2283         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2284       }
2285
2286       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2287       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2288         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2289           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2290               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2291             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2292               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2293             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2294               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2295           }
2296     }
2297   }
2298
2299   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2300     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2301       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2302         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2303           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2304         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2305           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2306       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2307         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2308           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2309       }
2310
2311   ConstantInt *C1;
2312   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2313     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2314       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2315
2316     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2317     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2318       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2319   }
2320   return 0;
2321 }
2322
2323 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2324 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2325 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2326 /// signed.
2327 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2328                            bool &TrueIfSigned) {
2329   switch (pred) {
2330   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2331     TrueIfSigned = true;
2332     return RHS->isZero();
2333   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2334     TrueIfSigned = true;
2335     return RHS->isAllOnesValue();
2336   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2337     TrueIfSigned = false;
2338     return RHS->isAllOnesValue();
2339   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2340     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2341     TrueIfSigned = true;
2342     return RHS->getValue() ==
2343       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2344   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2345     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2346     TrueIfSigned = true;
2347     return RHS->getValue() == 
2348       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2349   default:
2350     return false;
2351   }
2352 }
2353
2354 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2355   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2356   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2357
2358   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2359     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2360
2361   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2362   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2363     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2364
2365       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2366       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2367         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2368           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2369             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2370                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2371
2372       if (CI->isZero())
2373         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2374       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2375         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2376       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2377         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2378
2379       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2380       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2381         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2382                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2383       }
2384     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2385       if (Op1F->isNullValue())
2386         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2387
2388       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2389       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2390       // We need a better interface for long double here.
2391       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2392         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2393           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2394     }
2395     
2396     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2397       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2398           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2399         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2400         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2401                                                      Op1, "tmp");
2402         InsertNewInstBefore(Add, I);
2403         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2404                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2405         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2406         
2407       }
2408
2409     // Try to fold constant mul into select arguments.
2410     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2411       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2412         return R;
2413
2414     if (isa<PHINode>(Op0))
2415       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2416         return NV;
2417   }
2418
2419   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2420     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2421       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2422
2423   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2424   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2425   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2426   // formed.
2427   CastInst *BoolCast = 0;
2428   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2429     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2430       BoolCast = CI;
2431   if (!BoolCast)
2432     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2433       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2434         BoolCast = CI;
2435   if (BoolCast) {
2436     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2437       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2438       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2439       bool TIS = false;
2440       
2441       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2442       // multiply into a shift/and combination.
2443       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2444           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2445           TIS) {
2446         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2447         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2448                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2449         Value *V =
2450           InsertNewInstBefore(
2451             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2452                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2453                                             ".mask"), I);
2454
2455         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2456         // or truncate to the multiply type.
2457         if (I.getType() != V->getType()) {
2458           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2459           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2460           Instruction::CastOps opcode = 
2461             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2462              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2463           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2464         }
2465
2466         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2467         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2468       }
2469     }
2470   }
2471
2472   return Changed ? &I : 0;
2473 }
2474
2475 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2476 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2477 /// used by the visitors to those instructions.
2478 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2479 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2480   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2481
2482   // undef / X -> 0
2483   if (isa<UndefValue>(Op0))
2484     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2485
2486   // X / undef -> undef
2487   if (isa<UndefValue>(Op1))
2488     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2489
2490   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2491   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2492     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2493     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2494     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2495     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2496     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2497     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2498       if (ST->isNullValue()) {
2499         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2500         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2501           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2502         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2503           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2504         else
2505           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2506         return &I;
2507       }
2508
2509     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2510     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2511       if (ST->isNullValue()) {
2512         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2513         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2514           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2515         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2516           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2517         else
2518           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2519         return &I;
2520       }
2521   }
2522
2523   return 0;
2524 }
2525
2526 /// This function implements the transforms common to both integer division
2527 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2528 /// division instructions.
2529 /// @brief Common integer divide transforms
2530 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2531   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2532
2533   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2534     return Common;
2535
2536   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2537     // div X, 1 == X
2538     if (RHS->equalsInt(1))
2539       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2540
2541     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2542     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2543       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2544         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2545           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2546                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2547         }
2548
2549     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2550       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2551         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2552           return R;
2553       if (isa<PHINode>(Op0))
2554         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2555           return NV;
2556     }
2557   }
2558
2559   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2560   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2561     if (LHS->equalsInt(0))
2562       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2563
2564   return 0;
2565 }
2566
2567 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2568   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2569
2570   // Handle the integer div common cases
2571   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2572     return Common;
2573
2574   // X udiv C^2 -> X >> C
2575   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2576   // if so, convert to a right shift.
2577   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2578     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2579       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2580                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2581   }
2582
2583   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2584   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2585     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2586         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2587       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2588       if (C1.isPowerOf2()) {
2589         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2590         const Type *NTy = N->getType();
2591         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2592           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2593           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2594         }
2595         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2596       }
2597     }
2598   }
2599   
2600   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2601   // where C1&C2 are powers of two.
2602   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2603     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2604       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2605         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2606         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2607           // Compute the shift amounts
2608           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2609           // Construct the "on true" case of the select
2610           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2611           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2612                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2613           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2614   
2615           // Construct the "on false" case of the select
2616           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2617           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2618                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2619           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2620
2621           // construct the select instruction and return it.
2622           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2623         }
2624       }
2625   return 0;
2626 }
2627
2628 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2629   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2630
2631   // Handle the integer div common cases
2632   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2633     return Common;
2634
2635   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2636     // sdiv X, -1 == -X
2637     if (RHS->isAllOnesValue())
2638       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2639
2640     // -X/C -> X/-C
2641     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2642       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2643   }
2644
2645   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2646   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2647   if (I.getType()->isInteger()) {
2648     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2649     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2650       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2651       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2652     }
2653   }      
2654   
2655   return 0;
2656 }
2657
2658 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2659   return commonDivTransforms(I);
2660 }
2661
2662 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2663 /// of some factor, return that factor.
2664 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2665   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2666     return CI;
2667   
2668   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2669   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2670   
2671   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2672   if (!I) return Result;
2673   
2674   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2675     // Handle multiplies by a constant, etc.
2676     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2677                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2678   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2679     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2680     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2681       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2682       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2683     }
2684   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2685     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2686       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2687       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2688       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2689         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2690                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2691     }
2692   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2693     // Only handle int->int casts.
2694     if (!CI->isIntegerCast())
2695       return Result;
2696     Value *Op = CI->getOperand(0);
2697     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2698   }    
2699   return Result;
2700 }
2701
2702 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2703 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2704 /// is used by the visitors to those instructions.
2705 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2706 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2707   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2708
2709   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2710   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2711     if (LHS->isNullValue())
2712       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2713
2714   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2715     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2716   if (isa<UndefValue>(Op1))
2717     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2718
2719   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2720   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2721     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2722     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2723     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2724     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2725     // simplified also.
2726     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2727       if (ST->isNullValue()) {
2728         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2729         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2730           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2731         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2732           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2733         else
2734           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2735         return &I;
2736       }
2737     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2738     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2739       if (ST->isNullValue()) {
2740         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2741         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2742           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2743         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2744           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2745         else
2746           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2747         return &I;
2748       }
2749   }
2750
2751   return 0;
2752 }
2753
2754 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2755 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2756 /// remainder instructions.
2757 /// @brief Common integer remainder transforms
2758 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2759   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2760
2761   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2762     return common;
2763
2764   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2765     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2766     if (RHS->equalsInt(0))
2767       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2768     
2769     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2770       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2771
2772     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2773       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2774         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2775           return R;
2776       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2777         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2778           return NV;
2779       }
2780       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2781       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2782         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2783     }
2784   }
2785
2786   return 0;
2787 }
2788
2789 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2790   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2791
2792   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2793     return common;
2794   
2795   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2796     // X urem C^2 -> X and C
2797     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2798     // if so, convert to a bitwise and.
2799     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2800       if (C->getValue().isPowerOf2())
2801         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2802   }
2803
2804   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2805     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2806     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2807         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2808       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2809         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2810         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2811                                                                    "tmp"), I);
2812         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2813       }
2814     }
2815   }
2816
2817   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2818   // where C1&C2 are powers of two.
2819   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2820     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2821       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2822         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2823         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2824             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2825           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2826             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2827           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2828             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2829           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2830         }
2831       }
2832   }
2833   
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2838   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2839
2840   // Handle the integer rem common cases
2841   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2842     return common;
2843   
2844   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2845     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2846         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2847       // X % -Y -> X % Y
2848       AddUsesToWorkList(I);
2849       I.setOperand(1, RHSNeg);
2850       return &I;
2851     }
2852  
2853   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2854   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2855   if (I.getType()->isInteger()) {
2856     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2857     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2858       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2859       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2860     }
2861   }
2862
2863   return 0;
2864 }
2865
2866 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2867   return commonRemTransforms(I);
2868 }
2869
2870 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2871 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2872   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2873   if (!isSigned)
2874     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2875   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2876 }
2877
2878 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2879 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2880   if (!isSigned)
2881     return C->getValue() == 1; // unsigned
2882     
2883   // Calculate 1111111111000000000000
2884   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2885   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2886 }
2887
2888 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2889 // constant.
2890 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2891   return CI->getValue().isPowerOf2();
2892 }
2893
2894 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2895 // This is the same as lowones(~X).
2896 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2897   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2898 }
2899
2900 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2901 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2902 ///
2903 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2904 ///
2905 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2906 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2907 ///
2908 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2909 ///   0  A > B
2910 ///   1  A == B
2911 ///   2  A < B
2912 ///
2913 /// <=>  Value  Definition
2914 /// 000     0   Always false
2915 /// 001     1   A >  B
2916 /// 010     2   A == B
2917 /// 011     3   A >= B
2918 /// 100     4   A <  B
2919 /// 101     5   A != B
2920 /// 110     6   A <= B
2921 /// 111     7   Always true
2922 ///  
2923 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2924   switch (ICI->getPredicate()) {
2925     // False -> 0
2926   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2927   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2928   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2929   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2930   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2931   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2932   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2933   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2934   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2935   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2936     // True -> 7
2937   default:
2938     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2939     return 0;
2940   }
2941 }
2942
2943 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2944 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2945 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2946 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2947 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2948   switch (code) {
2949   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2950   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2951   case  1: 
2952     if (sign)
2953       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2954     else
2955       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2956   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2957   case  3: 
2958     if (sign)
2959       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2960     else
2961       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2962   case  4: 
2963     if (sign)
2964       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2965     else
2966       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2967   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2968   case  6: 
2969     if (sign)
2970       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2971     else
2972       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2973   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2974   }
2975 }
2976
2977 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2978   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2979     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2980      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2981     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2982      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2983 }
2984
2985 namespace { 
2986 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2987 struct FoldICmpLogical {
2988   InstCombiner &IC;
2989   Value *LHS, *RHS;
2990   ICmpInst::Predicate pred;
2991   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2992     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2993       pred(ICI->getPredicate()) {}
2994   bool shouldApply(Value *V) const {
2995     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2996       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2997         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2998                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2999     return false;
3000   }
3001   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3002     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3003     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3004       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3005       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3006     }
3007
3008     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3009     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3010     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3011     unsigned Code;
3012     switch (Log.getOpcode()) {
3013     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3014     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3015     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3016     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3017     }
3018
3019     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3020                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3021       
3022     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3023     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3024       return I;
3025     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3026     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3027   }
3028 };
3029 } // end anonymous namespace
3030
3031 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3032 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3033 // guaranteed to be a binary operator.
3034 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3035                                     ConstantInt *OpRHS,
3036                                     ConstantInt *AndRHS,
3037                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3038   Value *X = Op->getOperand(0);
3039   Constant *Together = 0;
3040   if (!Op->isShift())
3041     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3042
3043   switch (Op->getOpcode()) {
3044   case Instruction::Xor:
3045     if (Op->hasOneUse()) {
3046       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3047       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3048       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3049       And->takeName(Op);
3050       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3051     }
3052     break;
3053   case Instruction::Or:
3054     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3055       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3056
3057     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3058       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3059       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3060       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3061       Or->takeName(Op);
3062       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3063     }
3064     break;
3065   case Instruction::Add:
3066     if (Op->hasOneUse()) {
3067       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3068       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3069       // single bit constant.
3070       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3071
3072       // If there is only one bit set...
3073       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3074         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3075         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3076         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3077         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3078
3079         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3080         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3081           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3082           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3083           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3084           // no effect.
3085           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3086             TheAnd.setOperand(0, X);
3087             return &TheAnd;
3088           } else {
3089             // Pull the XOR out of the AND.
3090             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3091             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3092             NewAnd->takeName(Op);
3093             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3094           }
3095         }
3096       }
3097     }
3098     break;
3099
3100   case Instruction::Shl: {
3101     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3102     // the anded constant includes them, clear them now!
3103     //
3104     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3105     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3106     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3107     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3108
3109     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3110     // Masking out bits that the shift already masks
3111       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3112     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3113       TheAnd.setOperand(1, CI);
3114       return &TheAnd;
3115     }
3116     break;
3117   }
3118   case Instruction::LShr:
3119   {
3120     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3121     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3122     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3123     //
3124     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3125     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3126     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3127     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3128
3129     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3130     // Masking out bits that the shift already masks.
3131       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3132     } else if (CI != AndRHS) {
3133       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3134       return &TheAnd;
3135     }
3136     break;
3137   }
3138   case Instruction::AShr:
3139     // Signed shr.
3140     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3141     // with an and.
3142     if (Op->hasOneUse()) {
3143       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3144       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3145       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3146       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3147       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3148         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3149         // Make the argument unsigned.
3150         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3151         ShVal = InsertNewInstBefore(
3152             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3153                                    Op->getName()), TheAnd);
3154         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3155       }
3156     }
3157     break;
3158   }
3159   return 0;
3160 }
3161
3162
3163 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3164 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3165 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3166 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3167 /// insert new instructions.
3168 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3169                                            bool isSigned, bool Inside, 
3170                                            Instruction &IB) {
3171   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3172             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3173          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3174     
3175   if (Inside) {
3176     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3177       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3178
3179     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3180     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3181       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3182         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3183       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3184     }
3185
3186     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3187     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3188     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3189     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3190     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3191     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3192   }
3193
3194   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3195     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3196
3197   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3198   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3199   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3200     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3201         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3202     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3203   }
3204
3205   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3206   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3207   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3208   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3209   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3210   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3211   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3212 }
3213
3214 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3215 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3216 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3217 // not, since all 1s are not contiguous.
3218 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3219   const APInt& V = Val->getValue();
3220   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3221   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3222
3223   // look for the first zero bit after the run of ones
3224   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3225   // look for the first non-zero bit
3226   ME = V.getActiveBits(); 
3227   return true;
3228 }
3229
3230 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3231 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3232 /// the following xforms:
3233 /// 
3234 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3235 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3236 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3237 ///
3238 /// return (A +/- B).
3239 ///
3240 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3241                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3242                                         Instruction &I) {
3243   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3244   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3245       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3246
3247   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3248
3249   switch (LHSI->getOpcode()) {
3250   default: return 0;
3251   case Instruction::And:
3252     if (And(N, Mask) == Mask) {
3253       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3254       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3255            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3256           Mask->getValue().getBitWidth())
3257         break;
3258
3259       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3260       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3261       // is all N is, ignore it.
3262       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3263       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3264         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3265         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3266         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3267           break;
3268       }
3269     }
3270     return 0;
3271   case Instruction::Or:
3272   case Instruction::Xor:
3273     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3274     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3275          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3276         && And(N, Mask)->isZero())
3277       break;
3278     return 0;
3279   }
3280   
3281   Instruction *New;
3282   if (isSub)
3283     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3284   else
3285     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3286   return InsertNewInstBefore(New, I);
3287 }
3288
3289 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3290   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3291   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3292
3293   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3294     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3295
3296   // and X, X = X
3297   if (Op0 == Op1)
3298     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3299
3300   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3301   // purpose is to compute bits we don't care about.
3302   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3303     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3304     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3305     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3306                              KnownZero, KnownOne))
3307       return &I;
3308   } else {
3309     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3310       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3311         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3312     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3313       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3314     }
3315   }
3316   
3317   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3318     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3319     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3320
3321     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3322     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3323       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3324       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3325       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3326       switch (Op0I->getOpcode()) {
3327       case Instruction::Xor:
3328       case Instruction::Or:
3329         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3330         if (Op0I->hasOneUse()) {
3331           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3332             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3333             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3334                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3335             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3336             return BinaryOperator::create(
3337                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3338           }
3339           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3340               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3341             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3342             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3343                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3344             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3345             return BinaryOperator::create(
3346                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3347           }
3348         }
3349
3350         break;
3351       case Instruction::Add:
3352         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3353         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3354         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3355         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3356           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3357         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3358           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3359         break;
3360
3361       case Instruction::Sub:
3362         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3363         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3364         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3365         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3366           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3367         break;
3368       }
3369
3370       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3371         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3372           return Res;
3373     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3374       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3375       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3376       // frequently occurs for bitfield accesses.
3377       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3378         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3379             CastOp->getNumOperands() == 2)
3380           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3381             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3382               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3383               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3384               // This will fold the two constants together, which may allow 
3385               // other simplifications.
3386               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3387                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3388                 CastOp->getName()+".shrunk");
3389               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3390               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3391               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3392               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3393               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3394             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3395               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3396               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3397               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3398               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3399                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3400             }
3401       }
3402     }
3403
3404     // Try to fold constant and into select arguments.
3405     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3406       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3407         return R;
3408     if (isa<PHINode>(Op0))
3409       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3410         return NV;
3411   }
3412
3413   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3414   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3415
3416   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3417     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3418
3419   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3420   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3421     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3422                                                I.getName()+".demorgan");
3423     InsertNewInstBefore(Or, I);
3424     return BinaryOperator::createNot(Or);
3425   }
3426   
3427   {
3428     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3429     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3430       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3431         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3432     
3433       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3434       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3435         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3436           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3437       }
3438     }
3439     
3440     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3441       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3442         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3443
3444       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3445       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3446         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3447           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3448       }
3449     }
3450     
3451     if (Op0->hasOneUse() &&
3452         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3453       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3454         I.swapOperands();     // Simplify below
3455         std::swap(Op0, Op1);
3456       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3457         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3458         I.swapOperands();     // Simplify below
3459         std::swap(Op0, Op1);
3460       }
3461     }
3462     if (Op1->hasOneUse() &&
3463         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3464       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3465         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3466         std::swap(A, B);
3467       }
3468       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3469         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3470         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3471         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3472       }
3473     }
3474   }
3475   
3476   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3477     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3478     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3479       return R;
3480
3481     Value *LHSVal, *RHSVal;
3482     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3483     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3484     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3485       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3486         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3487             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3488             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3489             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3490             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3491             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3492             
3493             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3494             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3495              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3496                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3497           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3498           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3499             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3500           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3501           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3502           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3503             std::swap(LHS, RHS);
3504             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3505             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3506           }
3507
3508           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3509           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3510           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3511           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3512           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3513           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3514           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3515
3516           switch (LHSCC) {
3517           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3518           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3519             switch (RHSCC) {
3520             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3521             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3522             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3523             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3524               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3525             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3526             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3527             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3528               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3529             }
3530           case ICmpInst::ICMP_NE:
3531             switch (RHSCC) {
3532             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3533             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3534               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3535                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3536               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3537             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3538               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3539                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3540               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3541             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3542             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3543             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3544               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3545             case ICmpInst::ICMP_NE:
3546               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3547                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3548                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3549                                                       LHSVal->getName()+".off");
3550                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3551                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3552                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3553               }
3554               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3555             }
3556             break;
3557           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3558             switch (RHSCC) {
3559             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3560             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3561             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3562               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3563             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3564               break;
3565             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3566             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3567               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3568             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3569               break;
3570             }
3571             break;
3572           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3573             switch (RHSCC) {
3574             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3575             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3576             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3577               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3578             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3579               break;
3580             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3581             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3582               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3583             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3584               break;
3585             }
3586             break;
3587           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3588             switch (RHSCC) {
3589             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3590             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3591               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3592             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3593               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3594             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3595               break;
3596             case ICmpInst::ICMP_NE:
3597               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3598                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3599               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3600             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3601               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3602                                      true, I);
3603             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3604               break;
3605             }
3606             break;
3607           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3608             switch (RHSCC) {
3609             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3610             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3611             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3612               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3613             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3614               break;
3615             case ICmpInst::ICMP_NE:
3616               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3617                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3618               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3619             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3620               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3621                                      true, I);
3622             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3623               break;
3624             }
3625             break;
3626           }
3627         }
3628   }
3629
3630   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3631   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3632     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3633       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3634         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3635         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3636             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3637             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3638                               I.getType(), TD) &&
3639             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3640                               I.getType(), TD)) {
3641           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3642                                                          Op1C->getOperand(0),
3643                                                          I.getName());
3644           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3645           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3646         }
3647       }
3648     
3649   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3650   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3651     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3652       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3653           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3654           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3655         Instruction *NewOp =
3656           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3657                                                         SI1->getOperand(0),
3658                                                         SI0->getName()), I);
3659         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3660                                       SI1->getOperand(1));
3661       }
3662   }
3663
3664   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3665   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3666     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3667       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3668           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3669         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3670           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3671             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3672             // false.
3673             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3674               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3675             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3676                                 RHS->getOperand(0));
3677           }
3678     }
3679   }
3680       
3681   return Changed ? &I : 0;
3682 }
3683
3684 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3685 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3686 /// yet, fill it in and return false.
3687 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3688   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3689   if (I == 0) return true;
3690
3691   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3692   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3693     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3694            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3695   
3696   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3697   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3698   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3699   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3700     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3701     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3702         8*(ByteValues.size()-1))
3703       return true;
3704     
3705     unsigned DestNo;
3706     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3707       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3708       DestNo = ByteValues.size()-1;
3709     } else {
3710       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3711       DestNo = 0;
3712     }
3713     
3714     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3715     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3716     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3717       return true;
3718     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3719     return false;
3720   }
3721   
3722   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3723   // don't have this.
3724   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3725   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3726   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3727       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3728     return true;
3729   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3730
3731   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3732   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3733       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3734     return true;
3735   
3736   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3737   unsigned DestByte;
3738   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3739     return true;
3740   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3741   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3742     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3743       break;
3744   // Unknown mask for bswap.
3745   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3746   
3747   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3748   unsigned SrcByte;
3749   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3750     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3751   else
3752     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3753   
3754   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3755   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3756     return true;
3757   
3758   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3759   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3760   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3761     return true;
3762   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3763   return false;
3764 }
3765
3766 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3767 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3768 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3769   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3770   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3771     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3772   
3773   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3774   /// defines each byte.
3775   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3776   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3777     
3778   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3779   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3780       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3781     return 0;
3782   
3783   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3784   Value *V = ByteValues[0];
3785   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3786   
3787   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3788   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3789     if (ByteValues[i] != V)
3790       return 0;
3791   const Type *Tys[] = { ITy };
3792   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3793   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3794   return new CallInst(F, V);
3795 }
3796
3797
3798 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3799   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3800   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3801
3802   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3803     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3804
3805   // or X, X = X
3806   if (Op0 == Op1)
3807     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3808
3809   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3810   // purpose is to compute bits we don't care about.
3811   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3812     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3813     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3814     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3815                              KnownZero, KnownOne))
3816       return &I;
3817   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3818     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3819   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3820     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3821       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3822   }
3823     
3824
3825   
3826   // or X, -1 == -1
3827   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3828     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3829     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3830     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3831       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3832       InsertNewInstBefore(Or, I);
3833       Or->takeName(Op0);
3834       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3835                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3836     }
3837
3838     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3839     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3840       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3841       InsertNewInstBefore(Or, I);
3842       Or->takeName(Op0);
3843       return BinaryOperator::createXor(Or,
3844                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3845     }
3846
3847     // Try to fold constant and into select arguments.
3848     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3849       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3850         return R;
3851     if (isa<PHINode>(Op0))
3852       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3853         return NV;
3854   }
3855
3856   Value *A = 0, *B = 0;
3857   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3858
3859   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3860     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3861       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3862   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3863     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3864       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3865
3866   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3867   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3868   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3869       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3870       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3871        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3872     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3873       return BSwap;
3874   }
3875   
3876   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3877   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3878       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3879     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3880     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3881     NOr->takeName(Op0);
3882     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3883   }
3884
3885   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3886   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3887       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3888     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3889     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3890     NOr->takeName(Op0);
3891     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3892   }
3893
3894   // (A & C)|(B & D)
3895   Value *C = 0, *D = 0;
3896   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3897       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3898     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3899     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3900     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3901     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3902       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3903       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3904       // replace with V+N.
3905       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3906         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3907             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3908           // Add commutes, try both ways.
3909           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3910             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3911           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3912             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3913         }
3914         // Or commutes, try both ways.
3915         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3916             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3917           // Add commutes, try both ways.
3918           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3919             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3920           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3921             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3922         }
3923       }
3924       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3925     }
3926     
3927     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3928     // terms for V1 & (V2|V3).
3929     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3930       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3931         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3932       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3933         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3934       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3935         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3936       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3937         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3938       
3939       if (V1) {
3940         Value *Or =
3941           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3942         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3943       }
3944     }
3945   }
3946   
3947   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3948   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3949     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3950       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3951           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3952           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3953         Instruction *NewOp =
3954         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3955                                                      SI1->getOperand(0),
3956                                                      SI0->getName()), I);
3957         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3958                                       SI1->getOperand(1));
3959       }
3960   }
3961
3962   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3963     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3964       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3965   } else {
3966     A = 0;
3967   }
3968   // Note, A is still live here!
3969   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3970     if (Op0 == B)
3971       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3972
3973     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3974     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3975       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3976                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3977       return BinaryOperator::createNot(And);
3978     }
3979   }
3980
3981   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3982   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3983     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3984       return R;
3985
3986     Value *LHSVal, *RHSVal;
3987     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3988     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3989     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3990       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3991         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3992             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3993             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3994             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3995             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3996             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3997             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3998             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3999           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4000           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4001           bool NeedsSwap;
4002           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4003             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4004           else
4005             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4006             
4007           if (NeedsSwap) {
4008             std::swap(LHS, RHS);
4009             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4010             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4011           }
4012
4013           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4014           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4015           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4016           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4017           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4018           // equal.
4019           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4020
4021           switch (LHSCC) {
4022           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4023           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4024             switch (RHSCC) {
4025             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4026             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4027               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4028                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4029                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4030                                                       LHSVal->getName()+".off");
4031                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4032                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4033                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4034               }
4035               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4036             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4037             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4038               break;
4039             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4040             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4041             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4042               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4043             }
4044             break;
4045           case ICmpInst::ICMP_NE:
4046             switch (RHSCC) {
4047             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4048             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4049             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4050             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4051               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4052             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4053             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4054             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4055               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4056             }
4057             break;
4058           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4059             switch (RHSCC) {
4060             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4061             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4062               break;
4063             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4064               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4065               // this can cause overflow.
4066               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4067                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4068               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4069                                      false, I);
4070             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4071               break;
4072             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4073             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4074               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4075             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4076               break;
4077             }
4078             break;
4079           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4080             switch (RHSCC) {
4081             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4082             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4083               break;
4084             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4085               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4086               // this can cause overflow.
4087               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4088                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4089               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4090                                      false, I);
4091             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4092               break;
4093             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4094             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4095               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4096             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4097               break;
4098             }
4099             break;
4100           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4101             switch (RHSCC) {
4102             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4103             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4104             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4105               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4106             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4107               break;
4108             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4109             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4110               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4111             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4112               break;
4113             }
4114             break;
4115           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4116             switch (RHSCC) {
4117             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4118             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4119             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4120               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4121             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4122               break;
4123             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4124             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4125               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4126             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4127               break;
4128             }
4129             break;
4130           }
4131         }
4132   }
4133     
4134   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4135   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4136     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4137       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4138         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4139         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4140             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4141             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4142                               I.getType(), TD) &&
4143             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4144                               I.getType(), TD)) {
4145           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4146                                                         Op1C->getOperand(0),
4147                                                         I.getName());
4148           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4149           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4150         }
4151       }
4152   }
4153   
4154     
4155   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4156   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4157     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4158       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4159           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4160         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4161           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4162             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4163             // true.
4164             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4165               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4166             
4167             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4168             // rest.
4169             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4170                                 RHS->getOperand(0));
4171           }
4172     }
4173   }
4174
4175   return Changed ? &I : 0;
4176 }
4177
4178 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4179 struct XorSelf {
4180   Value *RHS;
4181   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4182   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4183   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4184     return &Xor;
4185   }
4186 };
4187
4188
4189 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4190   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4191   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4192
4193   if (isa<UndefValue>(Op1))
4194     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4195
4196   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4197   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4198     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4199     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4200   }
4201   
4202   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4203   // purpose is to compute bits we don't care about.
4204   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4205     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4206     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4207     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4208                              KnownZero, KnownOne))
4209       return &I;
4210   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4211     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4212   }
4213
4214   // Is this a ~ operation?
4215   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4216     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4217     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4218     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4219       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4220           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4221         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4222         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4223           Instruction *NotY =
4224             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4225                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4226           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4227           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4228             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4229           else
4230             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4231         }
4232       }
4233     }
4234   }
4235   
4236   
4237   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4238     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4239     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4240       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4241         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4242                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4243
4244       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4245         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4246                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4247     }
4248
4249     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4250       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4251       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4252         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4253           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4254           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4255                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4256           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4257         }
4258           
4259       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4260         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4261           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4262           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4263             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4264             return BinaryOperator::createSub(
4265                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4266                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4267                                           Op0I->getOperand(0));
4268           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4269             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4270             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4271             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4272
4273           }
4274         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4275           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4276           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4277             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4278             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4279             // NewRHS.
4280             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4281             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4282                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4283             AddToWorkList(Op0I);
4284             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4285             I.setOperand(1, NewRHS);
4286             return &I;
4287           }
4288         }
4289     }
4290
4291     // Try to fold constant and into select arguments.
4292     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4293       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4294         return R;
4295     if (isa<PHINode>(Op0))
4296       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4297         return NV;
4298   }
4299
4300   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4301     if (X == Op1)
4302       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4303
4304   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4305     if (X == Op0)
4306       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4307
4308   
4309   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4310   if (Op1I) {
4311     Value *A, *B;
4312     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4313       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4314         Op1I->swapOperands();
4315         I.swapOperands();
4316         std::swap(Op0, Op1);
4317       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4318         I.swapOperands();     // Simplified below.
4319         std::swap(Op0, Op1);
4320       }
4321     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4322       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4323         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4324       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4325         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4326     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4327       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4328         Op1I->swapOperands();
4329         std::swap(A, B);
4330       }
4331       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4332         I.swapOperands();     // Simplified below.
4333         std::swap(Op0, Op1);
4334       }
4335     }
4336   }
4337   
4338   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4339   if (Op0I) {
4340     Value *A, *B;
4341     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4342       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4343         std::swap(A, B);
4344       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4345         Instruction *NotB =
4346           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4347         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4348       }
4349     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4350       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4351         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4352       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4353         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4354     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4355       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4356         std::swap(A, B);
4357       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4358           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4359         Instruction *N =
4360           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4361         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4362       }
4363     }
4364   }
4365   
4366   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4367   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4368       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4369       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4370       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4371     Instruction *NewOp =
4372       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4373                                                     Op1I->getOperand(0),
4374                                                     Op0I->getName()), I);
4375     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4376                                   Op1I->getOperand(1));
4377   }
4378     
4379   if (Op0I && Op1I) {
4380     Value *A, *B, *C, *D;
4381     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4382     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4383         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4384       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4385         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4386     }
4387     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4388     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4389         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4390       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4391         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4392     }
4393     
4394     // (A & B)^(C & D)
4395     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4396         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4397         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4398       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4399       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4400       if (A == C)
4401         X = A, Y = B, Z = D;
4402       else if (A == D)
4403         X = A, Y = B, Z = C;
4404       else if (B == C)
4405         X = B, Y = A, Z = D;
4406       else if (B == D)
4407         X = B, Y = A, Z = C;
4408       
4409       if (X) {
4410         Instruction *NewOp =
4411         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4412         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4413       }
4414     }
4415   }
4416     
4417   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4418   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4419     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4420       return R;
4421
4422   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4423   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4424     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4425       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4426         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4427         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4428             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4429             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4430                               I.getType(), TD) &&
4431             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4432                               I.getType(), TD)) {
4433           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4434                                                          Op1C->getOperand(0),
4435                                                          I.getName());
4436           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4437           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4438         }
4439       }
4440   }
4441   return Changed ? &I : 0;
4442 }
4443
4444 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4445 /// overflowed for this type.
4446 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4447                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4448   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4449
4450   if (IsSigned)
4451     if (In2->getValue().isNegative())
4452       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4453     else
4454       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4455   else
4456     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4457 }
4458
4459 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4460 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4461 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4462 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4463   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4464   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4465   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4466   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4467
4468   // Build a mask for high order bits.
4469   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4470   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4471
4472   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4473     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4474     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4475     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4476       if (OpC->isZero()) continue;
4477       
4478       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4479       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4480         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4481         
4482         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4483           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4484         else
4485           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4486                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4487                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4488                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4489         continue;
4490       }
4491       
4492       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4493       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4494       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4495       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4496         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4497       else {
4498         // Emit an add instruction.
4499         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4500            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4501                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4502       }
4503       continue;
4504     }
4505     // Convert to correct type.
4506     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4507       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4508         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4509       else
4510         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4511                                                  Op->getName()+".c"), I);
4512     }
4513     if (Size != 1) {
4514       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4515       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4516         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4517       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4518         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4519                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4520     }
4521
4522     // Emit an add instruction.
4523     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4524       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4525                                     cast<Constant>(Result));
4526     else
4527       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4528                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4529   }
4530   return Result;
4531 }
4532
4533 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4534 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4535 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4536                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4537                                        Instruction &I) {
4538   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4539
4540   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4541     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4542       RHS = CI->getOperand(0);
4543
4544   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4545   if (PtrBase == RHS) {
4546     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4547     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4548     // each index is zero or not.
4549     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4550       Instruction *InVal = 0;
4551       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4552       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4553         bool EmitIt = true;
4554         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4555           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4556             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4557           if (C->isNullValue())
4558             EmitIt = false;
4559           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4560             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4561           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4562             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4563                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4564                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4565         }
4566
4567         if (EmitIt) {
4568           Instruction *Comp =
4569             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4570                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4571           if (InVal == 0)
4572             InVal = Comp;
4573           else {
4574             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4575             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4576             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4577               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4578             else                              // True if all are equal
4579               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4580           }
4581         }
4582       }
4583
4584       if (InVal)
4585         return InVal;
4586       else
4587         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4588         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4589                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4590     }
4591
4592     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4593     // the result to fold to a constant!
4594     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4595       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4596       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4597       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4598                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4599     }
4600   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4601     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4602     // compare the base pointer.
4603     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4604       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4605       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4606                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4607       if (IndicesTheSame)
4608         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4609           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4610             IndicesTheSame = false;
4611             break;
4612           }
4613
4614       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4615       if (IndicesTheSame)
4616         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4617                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4618
4619       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4620       // different, bail out.
4621       return 0;
4622     }
4623
4624     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4625     bool AllZeros = true;
4626     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4627       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4628           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4629         AllZeros = false;
4630         break;
4631       }
4632     if (AllZeros)
4633       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4634                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4635
4636     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4637     AllZeros = true;
4638     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4639       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4640           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4641         AllZeros = false;
4642         break;
4643       }
4644     if (AllZeros)
4645       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4646
4647     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4648       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4649       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4650       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4651       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4652         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4653           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4654                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4655             // Irreconcilable differences.
4656             NumDifferences = 2;
4657             break;
4658           } else {
4659             if (NumDifferences++) break;
4660             DiffOperand = i;
4661           }
4662         }
4663
4664       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4665         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4666                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4667                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4668
4669       else if (NumDifferences == 1) {
4670         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4671         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4672         // Make sure we do a signed comparison here.
4673         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4674       }
4675     }
4676
4677     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4678     // the result to fold to a constant!
4679     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4680         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4681       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4682       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4683       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4684       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4685     }
4686   }
4687   return 0;
4688 }
4689
4690 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4691   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4692   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4693
4694   // Fold trivial predicates.
4695   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4696     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4697   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4698     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4699   
4700   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4701   if (Op0 == Op1) {
4702     switch (I.getPredicate()) {
4703     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4704     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4705     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4706     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4707       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4708     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4709     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4710     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4711       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4712       
4713     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4714     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4715     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4716     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4717       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4718       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4719       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4720       return &I;
4721       
4722     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4723     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4724     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4725     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4726       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4727       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4728       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4729       return &I;
4730     }
4731   }
4732     
4733   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4734     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4735
4736   // Handle fcmp with constant RHS
4737   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4738     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4739       switch (LHSI->getOpcode()) {
4740       case Instruction::PHI:
4741         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4742           return NV;
4743         break;
4744       case Instruction::Select:
4745         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4746         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4747         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4748         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4749         if (LHSI->hasOneUse()) {
4750           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4751             // Fold the known value into the constant operand.
4752             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4753             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4754             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4755                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4756                                                       I.getName()), I);
4757           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4758             // Fold the known value into the constant operand.
4759             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4760             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4761             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4762                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4763                                                       I.getName()), I);
4764           }
4765         }
4766
4767         if (Op1)
4768           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4769         break;
4770       }
4771   }
4772
4773   return Changed ? &I : 0;
4774 }
4775
4776 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4777   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4778   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4779   const Type *Ty = Op0->getType();
4780
4781   // icmp X, X
4782   if (Op0 == Op1)
4783     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4784                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4785
4786   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4787     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4788   
4789   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4790   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4791   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4792        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4793       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4794        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4795     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4796                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4797
4798   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4799   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4800     switch (I.getPredicate()) {
4801     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4802     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4803       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4804       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4805       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4806     }
4807     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4808       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4809
4810     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4811     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4812       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4813       // FALL THROUGH
4814     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4815     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4816       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4817       InsertNewInstBefore(Not, I);
4818       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4819     }
4820     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4821     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4822       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4823       // FALL THROUGH
4824     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4825     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4826       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4827       InsertNewInstBefore(Not, I);
4828       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4829     }
4830     }
4831   }
4832
4833   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4834   // can be folded into the comparison.
4835   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4836       Value *A, *B;
4837     
4838     // (icmp cond (sub A B) 0) -> ...
4839     if (CI->isNullValue() && match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4840       // (icmp cond A B) if cond is signed or equality
4841       if (CmpInst::isSigned(I.getPredicate()) || I.isEquality())
4842         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4843       // (icmp ne A B) if cond is ugt
4844       else if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT)
4845         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, A, B);
4846       // (icmp eq A B) if cond is ule
4847       else if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULE)
4848         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, A, B);
4849     }
4850     
4851     switch (I.getPredicate()) {
4852     default: break;
4853     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4854       if (CI->isMinValue(false))
4855         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4856       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4857         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4858       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4860       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4861       if (CI->isMinValue(true))
4862         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4863                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4864           
4865       break;
4866
4867     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4868       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4869         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4870       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4871         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4872       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4873         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4874       
4875       // (icmp slt (sub A B) 1) -> (icmp sle A B)
4876       if (CI->isOne() && match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))))
4877         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, A, B);
4878       break;
4879
4880     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4881       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4882         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4883       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4884         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4885       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4886         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4887         
4888       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4889       if (CI->isMaxValue(true))
4890         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4891                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4892       break;
4893
4894     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4895       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4896         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4897       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4898         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4899       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4900         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4901       
4902       // (icmp sgt (sub A B) -1) -> (icmp sge A B)
4903       if (CI->getValue().getSExtValue() == -1 && 
4904           match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))))
4905         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, A, B);
4906       break;
4907
4908     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4909       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4910         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4911       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4912         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4913       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4914         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4915       break;
4916
4917     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4918       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4919         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4920       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4921         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4922       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4923         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4924       break;
4925
4926     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4927       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4928         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4929       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4930         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4931       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4932         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4933       break;
4934
4935     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4936       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4937         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4938       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4939         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4940       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4941         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4942       break;
4943     }
4944
4945     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4946     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4947     // already been handled above, this requires little checking.
4948     //
4949     switch (I.getPredicate()) {
4950     default: break;
4951     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4952       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4953     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4954       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4955     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4956       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4957     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4958       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4959     }
4960     
4961     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4962     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4963     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4964     
4965     bool UnusedBit;
4966     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4967     
4968     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4969     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4970     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4971                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4972                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4973                              KnownZero, KnownOne, 0))
4974       return &I;
4975         
4976     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4977     // in.
4978     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4979       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4980       // EQ and NE we use unsigned values.
4981       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4982       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4983       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4984         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4985                                                Max);
4986       } else {
4987         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4988                                                  Max);
4989       }
4990       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4991       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4992       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4993         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4994           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4995         break;
4996       case ICmpInst::ICMP_NE:
4997         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4998           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4999         break;
5000       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5001         if (Max.ult(RHSVal))
5002           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5003         if (Min.uge(RHSVal))
5004           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5005         break;
5006       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5007         if (Min.ugt(RHSVal))
5008           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5009         if (Max.ule(RHSVal))
5010           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5011         break;
5012       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5013         if (Max.slt(RHSVal))
5014           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5015         if (Min.sgt(RHSVal))
5016           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5017         break;
5018       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5019         if (Min.sgt(RHSVal))
5020           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5021         if (Max.sle(RHSVal))
5022           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5023         break;
5024       }
5025     }
5026           
5027     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5028     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5029     // instruction can be folded into the icmp 
5030     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5031       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5032         return Res;
5033   }
5034
5035   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5036   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5037     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5038       switch (LHSI->getOpcode()) {
5039       case Instruction::GetElementPtr:
5040         if (RHSC->isNullValue()) {
5041           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5042           bool isAllZeros = true;
5043           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5044             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5045                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5046               isAllZeros = false;
5047               break;
5048             }
5049           if (isAllZeros)
5050             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5051                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5052         }
5053         break;
5054
5055       case Instruction::PHI:
5056         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5057           return NV;
5058         break;
5059       case Instruction::Select: {
5060         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5061         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5062         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5063         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5064         if (LHSI->hasOneUse()) {
5065           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5066             // Fold the known value into the constant operand.
5067             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5068             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5069             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5070                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5071                                                    I.getName()), I);
5072           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5073             // Fold the known value into the constant operand.
5074             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5075             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5076             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5077                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5078                                                    I.getName()), I);
5079           }
5080         }
5081
5082         if (Op1)
5083           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5084         break;
5085       }
5086       case Instruction::Malloc:
5087         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5088         // can assume it is successful and remove the malloc.
5089         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5090           AddToWorkList(LHSI);
5091           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5092                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5093         }
5094         break;
5095       }
5096   }
5097
5098   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5099   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5100     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5101       return NI;
5102   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5103     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5104                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5105       return NI;
5106
5107   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5108   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5109   // now.
5110   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5111     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5112         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5113       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5114       // operand, where it can often be eliminated completely.
5115       Op0 = CI->getOperand(0);
5116
5117       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5118       // so eliminate it as well.
5119       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5120         Op1 = CI2->getOperand(0);
5121
5122       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5123       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5124         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5125           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5126         } else {
5127           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5128           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5129         }
5130       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5131     }
5132   }
5133   
5134   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5135     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5136     // This comes up when you have code like
5137     //   int X = A < B;
5138     //   if (X) ...
5139     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5140     // with a constant or another cast from the same type.
5141     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5142       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5143         return R;
5144   }
5145   
5146   if (I.isEquality()) {
5147     Value *A, *B, *C, *D;
5148     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5149       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5150         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5151         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5152                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5153       }
5154
5155       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5156         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5157         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5158           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5159             if (Op1->hasOneUse()) {
5160               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5161               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5162               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5163                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5164             }
5165         
5166         // A^B == A^D -> B == D
5167         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5168         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5169         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5170         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5171       }
5172     }
5173     
5174     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5175         (A == Op0 || B == Op0)) {
5176       // A == (A^B)  ->  B == 0
5177       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5178       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5179                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5180     }
5181     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5182       // (A-B) == A  ->  B == 0
5183       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5184                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5185     }
5186     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5187       // A == (A-B)  ->  B == 0
5188       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5189                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5190     }
5191     
5192     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5193     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5194         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5195         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5196       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5197       
5198       if (A == C) {
5199         X = B; Y = D; Z = A;
5200       } else if (A == D) {
5201         X = B; Y = C; Z = A;
5202       } else if (B == C) {
5203         X = A; Y = D; Z = B;
5204       } else if (B == D) {
5205         X = A; Y = C; Z = B;
5206       }
5207       
5208       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5209         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5210         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5211         I.setOperand(0, Op1);
5212         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5213         return &I;
5214       }
5215     }
5216   }
5217   return Changed ? &I : 0;
5218 }
5219
5220
5221 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5222 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5223 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5224                                           ConstantInt *DivRHS) {
5225   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5226   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5227   
5228   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5229   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5230   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5231   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5232   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5233   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5234   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5235   // if it finds it. 
5236   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5237   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5238     return 0;
5239   if (DivRHS->isZero())
5240     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5241
5242   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5243   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5244   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5245   // instead of computing a divide. 
5246   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5247
5248   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5249   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5250   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5251   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5252                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5253
5254   // Get the ICmp opcode
5255   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5256
5257   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5258   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5259   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5260   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5261   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5262   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5263   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5264   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5265   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5266   
5267   
5268   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5269     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5270     LoBound = Prod;
5271     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5272     if (!HiOverflow)
5273       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5274   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5275     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5276       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5277       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5278       HiBound = DivRHS;
5279     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5280       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5281       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5282       if (!HiOverflow)
5283         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5284     } else {                       // (X / pos) op neg
5285       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5286       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5287       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5288                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5289       HiBound = AddOne(Prod);
5290       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5291     }
5292   } else {                         // Divisor is < 0.
5293     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5294       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5295       LoBound = AddOne(DivRHS);
5296       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5297       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5298         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5299         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5300       }
5301     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5302       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5303       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5304       if (!LoOverflow)
5305         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5306       HiBound = AddOne(Prod);
5307     } else {                       // (X / neg) op neg
5308       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5309       LoBound = Prod;
5310       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5311       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5312     }
5313     
5314     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5315     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5316   }
5317
5318   Value *X = DivI->getOperand(0);
5319   switch (Pred) {
5320   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5321   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5322     if (LoOverflow && HiOverflow)
5323       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5324     else if (HiOverflow)
5325       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5326                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5327     else if (LoOverflow)
5328       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5329                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5330     else
5331       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5332   case ICmpInst::ICMP_NE:
5333     if (LoOverflow && HiOverflow)
5334       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5335     else if (HiOverflow)
5336       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5337                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5338     else if (LoOverflow)
5339       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5340                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5341     else
5342       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5343   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5344   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5345     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5346       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5347     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5348       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5349     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5350   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5351   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5352     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5353       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5354     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5355       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5356     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5357       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5358     else
5359       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5360   }
5361 }
5362
5363
5364 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5365 ///
5366 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5367                                                           Instruction *LHSI,
5368                                                           ConstantInt *RHS) {
5369   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5370   
5371   switch (LHSI->getOpcode()) {
5372   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5373     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5374       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5375       // fold the xor.
5376       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5377           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5378         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5379         
5380         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5381         // the operation, just stop using the Xor.
5382         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5383           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5384           AddToWorkList(LHSI);
5385           return &ICI;
5386         }
5387         
5388         // Was the old condition true if the operand is positive?
5389         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5390         
5391         // If so, the new one isn't.
5392         isTrueIfPositive ^= true;
5393         
5394         if (isTrueIfPositive)
5395           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5396         else
5397           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5398       }
5399     }
5400     break;
5401   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5402     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5403         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5404       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5405       
5406       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5407       // and/compare to be the input width without changing the value
5408       // produced, eliminating a cast.
5409       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5410         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5411         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5412         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5413         // bit would not work.
5414         if (Cast->hasOneUse() &&
5415             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5416              RHSV.isPositive())) {
5417           uint32_t BitWidth = 
5418             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5419           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5420           NewCST.zext(BitWidth);
5421           APInt NewCI = RHSV;
5422           NewCI.zext(BitWidth);
5423           Instruction *NewAnd = 
5424             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5425                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5426           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5427           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5428                               ConstantInt::get(NewCI));
5429         }
5430       }
5431       
5432       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5433       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5434       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5435       // access.
5436       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5437       if (Shift && !Shift->isShift())
5438         Shift = 0;
5439       
5440       ConstantInt *ShAmt;
5441       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5442       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5443       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5444       
5445       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5446       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5447       // rights, as they sign-extend.
5448       if (ShAmt) {
5449         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5450         if (!CanFold) {
5451           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5452           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5453           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5454           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5455           
5456           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5457           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5458                AndCST->getValue()) == 0)
5459             CanFold = true;
5460         }
5461         
5462         if (CanFold) {
5463           Constant *NewCst;
5464           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5465             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5466           else
5467             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5468           
5469           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5470           // compared.
5471           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5472             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5473             // As a special case, check to see if this means that the
5474             // result is always true or false now.
5475             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5476               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5477             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5478               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5479           } else {
5480             ICI.setOperand(1, NewCst);
5481             Constant *NewAndCST;
5482             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5483               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5484             else
5485               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5486             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5487             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5488             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5489             AddUsesToWorkList(ICI);
5490             return &ICI;
5491           }
5492         }
5493       }
5494       
5495       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5496       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5497       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5498       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5499           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5500           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5501         // Compute C << Y.
5502         Value *NS;
5503         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5504           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5505                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5506         } else {
5507           // Insert a logical shift.
5508           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5509                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5510         }
5511         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5512         
5513         // Compute X & (C << Y).
5514         Instruction *NewAnd = 
5515           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5516         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5517         
5518         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5519         return &ICI;
5520       }
5521     }
5522     break;
5523     
5524   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5525     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5526     if (!ShAmt) break;
5527     
5528     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5529     
5530     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5531     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5532     // simplified.
5533     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5534       break;
5535     
5536     if (ICI.isEquality()) {
5537       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5538       // comparison cannot succeed.
5539       Constant *Comp =
5540         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5541       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5542         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5543         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5544         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5545       }
5546       
5547       if (LHSI->hasOneUse()) {
5548         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5549         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5550         Constant *Mask =
5551           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5552         
5553         Instruction *AndI =
5554           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5555                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5556         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5557         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5558                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5559       }
5560     }
5561     
5562     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5563     bool TrueIfSigned = false;
5564     if (LHSI->hasOneUse() &&
5565         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5566       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5567       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5568                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5569       Instruction *AndI =
5570         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5571                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5572       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5573       
5574       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5575                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5576     }
5577     break;
5578   }
5579     
5580   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5581   case Instruction::AShr: {
5582     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5583     if (!ShAmt) break;
5584
5585     if (ICI.isEquality()) {
5586       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5587       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5588       // simplified.
5589       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5590       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5591         break;
5592       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5593       
5594       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5595       // comparison cannot succeed.
5596       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5597       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5598         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5599       else
5600         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5601       
5602       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5603         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5604         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5605         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5606       }
5607       
5608       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5609         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5610         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5611         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5612         
5613         Instruction *AndI =
5614           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5615                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5616         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5617         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5618                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5619       }
5620     }
5621     break;
5622   }
5623     
5624   case Instruction::SDiv:
5625   case Instruction::UDiv:
5626     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5627     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5628     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5629     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5630     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5631     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5632     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5633       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5634                                           DivRHS))
5635         return R;
5636     break;
5637   }
5638   
5639   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5640   if (ICI.isEquality()) {
5641     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5642     
5643     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5644     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5645     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5646       switch (BO->getOpcode()) {
5647       case Instruction::SRem:
5648         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5649         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5650           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5651           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5652             Instruction *NewRem =
5653               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5654                                          BO->getName());
5655             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5656             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5657                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5658           }
5659         }
5660         break;
5661       case Instruction::Add:
5662         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5663         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5664           if (BO->hasOneUse())
5665             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5666                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5667         } else if (RHSV == 0) {
5668           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5669           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5670           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5671           
5672           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5673             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5674           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5675             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5676           else if (BO->hasOneUse()) {
5677             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5678             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5679             Neg->takeName(BO);
5680             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5681           }
5682         }
5683         break;
5684       case Instruction::Xor:
5685         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5686         // the explicit xor.
5687         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5688           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5689                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5690         
5691         // FALLTHROUGH
5692       case Instruction::Sub:
5693         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5694         if (RHSV == 0)
5695           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5696                               BO->getOperand(1));
5697         break;
5698         
5699       case Instruction::Or:
5700         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5701         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5702         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5703           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5704           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5705             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5706                                                              isICMP_NE));
5707         }
5708         break;
5709         
5710       case Instruction::And:
5711         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5712           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5713           // comparison can never succeed!
5714           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5715             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5716                                                              isICMP_NE));
5717           
5718           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5719           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5720             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5721                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5722                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5723           
5724           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5725           if (isSignBit(BOC)) {
5726             Value *X = BO->getOperand(0);
5727             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5728             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5729               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5730             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5731           }
5732           
5733           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5734           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5735             Value *X = BO->getOperand(0);
5736             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5737             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5738               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5739             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5740           }
5741         }
5742       default: break;
5743       }
5744     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5745       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5746       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5747         AddToWorkList(II);
5748         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5749         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5750         return &ICI;
5751       }
5752     }
5753   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5754             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5755             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5756     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5757       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5758       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5759       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5760       if (SrcTy->isInteger() && 
5761           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5762         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5763         // smaller constant values.
5764         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5765           // X u< 128 => X s> -1
5766           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5767                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5768         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5769                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5770           // X u> 127 => X s< 0
5771           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5772                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5773         }
5774       }
5775     }
5776   }
5777   return 0;
5778 }
5779
5780 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5781 /// We only handle extending casts so far.
5782 ///
5783 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5784   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5785   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5786   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5787   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5788   Value *RHSCIOp;
5789
5790   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5791   // integer type is the same size as the pointer type.
5792   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5793       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5794          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5795     Value *RHSOp = 0;
5796     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5797       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5798     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5799       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5800       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5801       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5802         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5803                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5804     }
5805
5806     if (RHSOp)
5807       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5808   }
5809   
5810   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5811   // Enforce this.
5812   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5813       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5814     return 0;
5815
5816   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5817   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5818
5819   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5820     // Not an extension from the same type?
5821     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5822     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5823       return 0;
5824     
5825     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5826     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5827     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5828       return 0;
5829
5830     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5831     // then we can't handle this.
5832     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5833       return 0;
5834     
5835     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5836     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5837   }
5838
5839   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5840   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5841   if (!CI)
5842     return 0;
5843
5844   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5845   // reextended to DestTy.
5846   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5847   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5848
5849   // If the re-extended constant didn't change...
5850   if (Res2 == CI) {
5851     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5852     // For example, we might have:
5853     //    %A = sext short %X to uint
5854     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5855     // It is incorrect to transform this into 
5856     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5857     // because %A may have negative value. 
5858     //
5859     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5860     // OR operation is EQ/NE.
5861     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5862       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5863     else
5864       return 0;
5865   }
5866
5867   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5868   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5869
5870   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5871   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5872   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5873     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5874   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5875     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5876
5877   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5878   // should have been folded away previously and not enter in here.
5879   Value *Result;
5880   if (isSignedCmp) {
5881     // We're performing a signed comparison.
5882     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5883       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5884     else
5885       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5886   } else {
5887     // We're performing an unsigned comparison.
5888     if (isSignedExt) {
5889       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5890       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5891       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5892       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5893                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5894     } else {
5895       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5896       Result = ConstantInt::getTrue();
5897     }
5898   }
5899
5900   // Finally, return the value computed.
5901   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5902       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5903     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5904   } else {
5905     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5906             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5907            "ICmp should be folded!");
5908     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5909       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5910     else
5911       return BinaryOperator::createNot(Result);
5912   }
5913 }
5914
5915 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5916   return commonShiftTransforms(I);
5917 }
5918
5919 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5920   return commonShiftTransforms(I);
5921 }
5922
5923 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5924   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5925     return R;
5926   
5927   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5928   
5929   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5930   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5931     if (CSI->isAllOnesValue())
5932       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5933   
5934   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5935   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5936                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5937     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5938   
5939   return 0;
5940 }
5941
5942 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5943   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5944   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5945
5946   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5947   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5948   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5949       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5950     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5951   
5952   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5953     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5954       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5955     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5956       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5957   }
5958   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5959     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5960       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5961     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5962       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5963   }
5964
5965   // Try to fold constant and into select arguments.
5966   if (isa<Constant>(Op0))
5967     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5968       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5969         return R;
5970
5971   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5972     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5973       return Res;
5974   return 0;
5975 }
5976
5977 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5978                                                BinaryOperator &I) {
5979   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5980
5981   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5982   // purpose is to compute bits we don't care about.
5983   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5984   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5985   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5986                            KnownZero, KnownOne))
5987     return &I;
5988   
5989   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5990   // of a signed value.
5991   //
5992   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5993     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5994       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5995     else {
5996       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5997       return &I;
5998     }
5999   }
6000   
6001   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6002   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6003     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6004       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6005         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6006                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6007   
6008   // Try to fold constant and into select arguments.
6009   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6010     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6011       return R;
6012   if (isa<PHINode>(Op0))
6013     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6014       return NV;
6015   
6016   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6017   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6018     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6019     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6020     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6021     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6022     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6023     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6024     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6025         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6026       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6027       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6028       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6029                                                 I.getName());
6030       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6031
6032       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6033       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6034       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6035       // other xforms later if dead.
6036       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6037       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6038       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6039       
6040       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6041       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6042       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6043       // mask as appropriate.
6044       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6045         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6046       else {
6047         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6048         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6049       }
6050
6051       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6052                                                    TI->getName());
6053       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6054
6055       // Return the value truncated to the interesting size.
6056       return new TruncInst(And, I.getType());
6057     }
6058   }
6059   
6060   if (Op0->hasOneUse()) {
6061     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6062       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6063       Value *V1, *V2;
6064       ConstantInt *CC;
6065       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6066         default: break;
6067         case Instruction::Add:
6068         case Instruction::And:
6069         case Instruction::Or:
6070         case Instruction::Xor: {
6071           // These operators commute.
6072           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6073           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6074               match(Op0BO->getOperand(1),
6075                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6076             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6077                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6078                                             Op0BO->getName());
6079             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6080             Instruction *X = 
6081               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6082                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6083             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6084             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6085             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6086                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6087           }
6088           
6089           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6090           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6091           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6092               match(Op0BOOp1, 
6093                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6094               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6095               V2 == Op1) {
6096             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6097                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6098                                                      Op0BO->getName());
6099             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6100             Instruction *XM =
6101               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6102                                         V1->getName()+".mask");
6103             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6104             
6105             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6106           }
6107         }
6108           
6109         // FALL THROUGH.
6110         case Instruction::Sub: {
6111           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6112           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6113               match(Op0BO->getOperand(0),
6114                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6115             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6116                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6117                                                      Op0BO->getName());
6118             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6119             Instruction *X =
6120               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6121                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6122             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6123             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6124             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6125                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6126           }
6127           
6128           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6129           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6130               match(Op0BO->getOperand(0),
6131                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6132                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6133               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6134                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6135             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6136                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6137                                                      Op0BO->getName());
6138             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6139             Instruction *XM =
6140               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6141                                         V1->getName()+".mask");
6142             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6143             
6144             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6145           }
6146           
6147           break;
6148         }
6149       }
6150       
6151       
6152       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6153       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6154       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6155         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6156         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6157         
6158         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6159           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6160           case Instruction::Add:
6161             isValid = isLeftShift;
6162             break;
6163           case Instruction::Or:
6164           case Instruction::Xor:
6165             highBitSet = false;
6166             break;
6167           case Instruction::And:
6168             highBitSet = true;
6169             break;
6170         }
6171         
6172         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6173         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6174         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6175         // the constant which would cause it to be modified for this
6176         // operation.
6177         //
6178         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6179           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6180         
6181         if (isValid) {
6182           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6183           
6184           Instruction *NewShift =
6185             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6186           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6187           NewShift->takeName(Op0BO);
6188           
6189           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6190                                         NewRHS);
6191         }
6192       }
6193     }
6194   }
6195   
6196   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6197   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6198   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6199     ShiftOp = 0;
6200   
6201   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6202     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6203     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6204     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6205     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6206     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6207     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6208     
6209     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6210     if (AmtSum > TypeBits)
6211       AmtSum = TypeBits;
6212     
6213     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6214     
6215     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6216     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6217       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6218                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6219     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6220                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6221       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6222       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6223     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6224                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6225       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6226       Instruction *Shift =
6227         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6228       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6229
6230       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6231       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6232     }
6233     
6234     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6235     // right.  See if the amounts are equal.
6236     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6237       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6238       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6239         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6240         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6241       }
6242       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6243       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6244         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6245         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6246       }
6247       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6248       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6249       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6250       // generators.
6251       const Type *SExtType = 0;
6252       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6253       case 1  :
6254       case 8  :
6255       case 16 :
6256       case 32 :
6257       case 64 :
6258       case 128:
6259         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6260         break;
6261       default: break;
6262       }
6263       if (SExtType) {
6264         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6265         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6266         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6267       }
6268       // Otherwise, we can't handle it yet.
6269     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6270       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6271       
6272       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6273       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6274         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6275                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6276         Instruction *Shift =
6277           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6278         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6279         
6280         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6281         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6282       }
6283       
6284       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6285       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6286         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6287         Instruction *Shift =
6288           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6289         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6290         
6291         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6292         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6293       }
6294       
6295       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6296     } else {
6297       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6298       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6299
6300       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6301       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6302         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6303                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6304         Instruction *Shift =
6305           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6306                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6307         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6308         
6309         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6310         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6311       }
6312       
6313       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6314       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6315         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6316         Instruction *Shift =
6317           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6318         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6319         
6320         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6321         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6322       }
6323       
6324       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6325     }
6326   }
6327   return 0;
6328 }
6329
6330
6331 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6332 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6333 /// X*Scale+Offset.
6334 ///
6335 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6336                                         int &Offset) {
6337   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6338   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6339     Offset = CI->getZExtValue();
6340     Scale  = 0;
6341     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6342   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6343     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6344       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6345         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6346         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6347         Offset = 0;
6348         return I->getOperand(0);
6349       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6350         // This value is scaled by 'RHS'.
6351         Scale = RHS->getZExtValue();
6352         Offset = 0;
6353         return I->getOperand(0);
6354       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6355         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6356         // where C1 is divisible by C2.
6357         unsigned SubScale;
6358         Value *SubVal = 
6359           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6360         Offset += RHS->getZExtValue();
6361         Scale = SubScale;
6362         return SubVal;
6363       }
6364     }
6365   }
6366
6367   // Otherwise, we can't look past this.
6368   Scale = 1;
6369   Offset = 0;
6370   return Val;
6371 }
6372
6373
6374 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6375 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6376 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6377                                                    AllocationInst &AI) {
6378   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6379   
6380   // Remove any uses of AI that are dead.
6381   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6382   
6383   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6384     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6385     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6386       while (UI != E && *UI == User)
6387         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6388       
6389       ++NumDeadInst;
6390       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6391       EraseInstFromFunction(*User);
6392     }
6393   }
6394   
6395   // Get the type really allocated and the type casted to.
6396   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6397   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6398   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6399
6400   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6401   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6402   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6403
6404   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6405   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6406   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6407   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6408
6409   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6410   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6411   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6412
6413   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6414   // size argument.
6415   unsigned ArraySizeScale;
6416   int ArrayOffset;
6417   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6418     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6419  
6420   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6421   // do the xform.
6422   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6423       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6424
6425   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6426   Value *Amt = 0;
6427   if (Scale == 1) {
6428     Amt = NumElements;
6429   } else {
6430     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6431     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6432     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6433       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6434     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6435     else if (Scale != 1) {
6436       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6437       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6438     }
6439   }
6440   
6441   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6442     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6443     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6444     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6445   }
6446   
6447   AllocationInst *New;
6448   if (isa<MallocInst>(AI))
6449     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6450   else
6451     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6452   InsertNewInstBefore(New, AI);
6453   New->takeName(&AI);
6454   
6455   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6456   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6457   // die soon.
6458   if (!AI.hasOneUse()) {
6459     AddUsesToWorkList(AI);
6460     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6461     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6462     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6463     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6464     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6465   }
6466   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6467 }
6468
6469 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6470 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6471 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6472 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6473 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6474 ///
6475 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6476 /// extension operation if Ty is larger.
6477 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6478                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6479   // We can always evaluate constants in another type.
6480   if (isa<ConstantInt>(V))
6481     return true;
6482   
6483   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6484   if (!I) return false;
6485   
6486   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6487   
6488   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6489   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6490     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6491     // it, and this will remove a cast overall.
6492     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6493       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6494       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6495       // casts first.
6496       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6497         ++NumCastsRemoved;
6498       return true;
6499     }
6500   }
6501
6502   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6503   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6504   if (!I->hasOneUse()) return false;
6505
6506   switch (I->getOpcode()) {
6507   case Instruction::Add:
6508   case Instruction::Sub:
6509   case Instruction::And:
6510   case Instruction::Or:
6511   case Instruction::Xor:
6512     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6513     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6514                                       NumCastsRemoved) &&
6515            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6516                                       NumCastsRemoved);
6517
6518   case Instruction::Shl:
6519     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6520     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6521     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6522       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6523       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6524           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6525         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6526                                           NumCastsRemoved);
6527     }
6528     break;
6529   case Instruction::LShr:
6530     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6531     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6532     // already zeros.
6533     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6534       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6535       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6536       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6537           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6538             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6539           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6540         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6541                                           NumCastsRemoved);
6542       }
6543     }
6544     break;
6545   case Instruction::ZExt:
6546   case Instruction::SExt:
6547   case Instruction::Trunc:
6548     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6549     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6550     // of casts in the input.
6551     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6552       return true;
6553     
6554     break;
6555   default:
6556     // TODO: Can handle more cases here.
6557     break;
6558   }
6559   
6560   return false;
6561 }
6562
6563 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6564 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6565 /// evaluate the expression.
6566 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6567                                              bool isSigned) {
6568   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6569     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6570
6571   // Otherwise, it must be an instruction.
6572   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6573   Instruction *Res = 0;
6574   switch (I->getOpcode()) {
6575   case Instruction::Add:
6576   case Instruction::Sub:
6577   case Instruction::And:
6578   case Instruction::Or:
6579   case Instruction::Xor:
6580   case Instruction::AShr:
6581   case Instruction::LShr:
6582   case Instruction::Shl: {
6583     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6584     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6585     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6586                                  LHS, RHS, I->getName());
6587     break;
6588   }    
6589   case Instruction::Trunc:
6590   case Instruction::ZExt:
6591   case Instruction::SExt:
6592     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6593     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6594     // new.
6595     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6596       return I->getOperand(0);
6597     
6598     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6599     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6600                            Ty, I->getName());
6601     break;
6602   default: 
6603     // TODO: Can handle more cases here.
6604     assert(0 && "Unreachable!");
6605     break;
6606   }
6607   
6608   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6609 }
6610
6611 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6612 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6613   Value *Src = CI.getOperand(0);
6614
6615   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6616   // eliminate it now.
6617   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6618     if (Instruction::CastOps opc = 
6619         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6620       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6621       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6622       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6623     }
6624   }
6625
6626   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6627   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6628     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6629       return NV;
6630
6631   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6632   if (isa<PHINode>(Src))
6633     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6634       return NV;
6635   
6636   return 0;
6637 }
6638
6639 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6640 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6641   Value *Src = CI.getOperand(0);
6642   
6643   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6644     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6645     // this into a cast of the original pointer!
6646     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6647       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6648       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6649       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6650       AddToWorkList(GEP);
6651       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6652       return &CI;
6653     }
6654     
6655     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6656     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6657     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6658     // non-type-safe code.
6659     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6660       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6661         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6662         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6663         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6664         
6665         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6666         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6667         const Type *GEPIdxTy =
6668           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6669         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6670           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6671           
6672           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6673           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6674           // is something like [0 x {int, int}]
6675           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6676           int64_t FirstIdx = 0;
6677           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6678             FirstIdx = Offset/TySize;
6679             Offset %= TySize;
6680           
6681             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6682             if (Offset < 0) {
6683               --FirstIdx;
6684               Offset += TySize;
6685               assert(Offset >= 0);
6686             }
6687             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6688           }
6689           
6690           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6691
6692           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6693           while (Offset) {
6694             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6695               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6696               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6697                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6698                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6699               
6700                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6701                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6702               } else {
6703                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6704                 Offset = 0;
6705                 OrigBase = 0;
6706               }
6707             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6708               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6709               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6710                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6711                 Offset %= EltSize;
6712               } else {
6713                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6714               }
6715               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6716             } else {
6717               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6718               Offset = 0;
6719               OrigBase = 0;
6720             }
6721           }
6722           if (OrigBase) {
6723             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6724             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6725             // two.
6726             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6727                                                       NewIndices.begin(),
6728                                                       NewIndices.end(), "");
6729             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6730             NGEP->takeName(GEP);
6731             
6732             if (isa<BitCastInst>(CI))
6733               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6734             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6735             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6736           }
6737         }
6738       }      
6739     }
6740   }
6741     
6742   return commonCastTransforms(CI);
6743 }
6744
6745
6746
6747 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6748 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6749 /// cases.
6750 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6751 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6752   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6753     return Result;
6754
6755   Value *Src = CI.getOperand(0);
6756   const Type *SrcTy = Src->getType();
6757   const Type *DestTy = CI.getType();
6758   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6759   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6760
6761   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6762   // purpose is to compute bits we don't care about.
6763   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6764   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6765                            KnownZero, KnownOne))
6766     return &CI;
6767
6768   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6769   // can't do anything more. 
6770   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6771   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6772     return 0;
6773
6774   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6775   int NumCastsRemoved = 0;
6776   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6777       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6778                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6779     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6780     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6781     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6782     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6783     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6784     // require that two casts have been eliminated.
6785     bool DoXForm;
6786     switch (CI.getOpcode()) {
6787     default:
6788       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6789       // get here because of the check above.
6790       assert(0 && "Unknown cast type");
6791     case Instruction::Trunc:
6792       DoXForm = true;
6793       break;
6794     case Instruction::ZExt:
6795       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6796       break;
6797     case Instruction::SExt:
6798       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6799       break;
6800     }
6801     
6802     if (DoXForm) {
6803       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6804                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6805       assert(Res->getType() == DestTy);
6806       switch (CI.getOpcode()) {
6807       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6808       case Instruction::Trunc:
6809       case Instruction::BitCast:
6810         // Just replace this cast with the result.
6811         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6812       case Instruction::ZExt: {
6813         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6814         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6815         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6816                                                             SrcBitSize));
6817         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6818       }
6819       case Instruction::SExt:
6820         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6821         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6822             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6823                              CI), DestTy);
6824       }
6825     }
6826   }
6827   
6828   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6829   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6830
6831   switch (SrcI->getOpcode()) {
6832   case Instruction::Add:
6833   case Instruction::Mul:
6834   case Instruction::And:
6835   case Instruction::Or:
6836   case Instruction::Xor:
6837     // If we are discarding information, rewrite.
6838     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6839       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6840       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6841       // only be converting signedness, which is a noop.
6842       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6843           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6844           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6845         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6846         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6847         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6848         return BinaryOperator::create(
6849             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6850       }
6851     }
6852
6853     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6854     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6855         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6856         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6857         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6858       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6859       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6860     }
6861     break;
6862   case Instruction::SDiv:
6863   case Instruction::UDiv:
6864   case Instruction::SRem:
6865   case Instruction::URem:
6866     // If we are just changing the sign, rewrite.
6867     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6868       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6869       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6870       // only be converting signedness, which is a noop.
6871       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6872           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6873         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6874                                               Op0, DestTy, SrcI);
6875         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6876                                               Op1, DestTy, SrcI);
6877         return BinaryOperator::create(
6878           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6879       }
6880     }
6881     break;
6882
6883   case Instruction::Shl:
6884     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6885     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6886     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6887     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6888     // in the value.
6889     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6890         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6891       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6892           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6893       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6894       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6895       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6896     }
6897     break;
6898   case Instruction::AShr:
6899     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6900     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6901     // simplifications.
6902     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6903         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6904       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6905       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6906         // Insert the new logical shift right.
6907         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6908       }
6909     }
6910     break;
6911   }
6912   return 0;
6913 }
6914
6915 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6916   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6917     return Result;
6918   
6919   Value *Src = CI.getOperand(0);
6920   const Type *Ty = CI.getType();
6921   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6922   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6923   
6924   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6925     switch (SrcI->getOpcode()) {
6926     default: break;
6927     case Instruction::LShr:
6928       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6929       // are already zeros.
6930       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6931         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6932         
6933         // Get a mask for the bits shifting in.
6934         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6935         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6936         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6937           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6938             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6939
6940           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6941           // shift.
6942           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6943           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6944                                        Ty, CI);
6945           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6946         }
6947       } else {     // This is a variable shr.
6948         
6949         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6950         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6951         // loop-invariant and CSE'd.
6952         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6953           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6954
6955           Value *V = InsertNewInstBefore(
6956               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6957                                      "tmp"), CI);
6958           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6959                                                             SrcI->getOperand(0),
6960                                                             "tmp"), CI);
6961           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6962           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6963         }
6964       }
6965       break;
6966     }
6967   }
6968   
6969   return 0;
6970 }
6971
6972 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6973   // If one of the common conversion will work ..
6974   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6975     return Result;
6976
6977   Value *Src = CI.getOperand(0);
6978
6979   // If this is a cast of a cast
6980   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6981     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6982     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6983     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6984     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6985       // Get the sizes of the types involved
6986       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6987       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6988       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6989       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6990       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6991       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6992         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6993         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6994         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6995         Instruction *And = 
6996           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6997         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6998         if (And->getType() != CI.getType()) {
6999           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7000           InsertNewInstBefore(And, CI);
7001           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7002         }
7003         return And;
7004       }
7005     }
7006   }
7007
7008   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7009     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7010     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7011     // cast to integer to avoid the comparison.
7012     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7013       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7014       
7015       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7016       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7017       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7018           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7019         Value *In = ICI->getOperand(0);
7020         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7021                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7022         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7023                                                         In->getName()+".lobit"),
7024                                  CI);
7025         if (In->getType() != CI.getType())
7026           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7027                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7028
7029         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7030           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7031           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7032                                                           In->getName()+".not"),
7033                                    CI);
7034         }
7035
7036         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7037       }
7038       
7039       
7040       
7041       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7042       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7043       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7044       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7045       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7046       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7047       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7048       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7049       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7050           // This only works for EQ and NE
7051           ICI->isEquality()) {
7052         // If Op1C some other power of two, convert:
7053         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7054         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7055         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7056         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7057         
7058         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7059         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7060           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7061           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7062             // (X&4) == 2 --> false
7063             // (X&4) != 2 --> true
7064             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7065             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7066             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7067           }
7068           
7069           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7070           Value *In = ICI->getOperand(0);
7071           if (ShiftAmt) {
7072             // Perform a logical shr by shiftamt.
7073             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7074             In = InsertNewInstBefore(
7075                    BinaryOperator::createLShr(In,
7076                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7077                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7078           }
7079           
7080           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7081             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7082             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7083             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7084           }
7085           
7086           if (CI.getType() == In->getType())
7087             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7088           else
7089             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7090         }
7091       }
7092     }
7093   }    
7094   return 0;
7095 }
7096
7097 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7098   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7099     return I;
7100   
7101   Value *Src = CI.getOperand(0);
7102   
7103   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7104   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7105   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7106     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7107     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7108     // cast to integer to avoid the comparison.
7109     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7110       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7111       
7112       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7113       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7114       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7115           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7116         Value *In = ICI->getOperand(0);
7117         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7118                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7119         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7120                                                         In->getName()+".lobit"),
7121                                  CI);
7122         if (In->getType() != CI.getType())
7123           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7124                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7125         
7126         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7127           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7128                                      In->getName()+".not"), CI);
7129         
7130         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7131       }
7132     }
7133   }
7134       
7135   return 0;
7136 }
7137
7138 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7139   return commonCastTransforms(CI);
7140 }
7141
7142 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7143   return commonCastTransforms(CI);
7144 }
7145
7146 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7147   return commonCastTransforms(CI);
7148 }
7149
7150 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7151   return commonCastTransforms(CI);
7152 }
7153
7154 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7155   return commonCastTransforms(CI);
7156 }
7157
7158 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7159   return commonCastTransforms(CI);
7160 }
7161
7162 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7163   return commonPointerCastTransforms(CI);
7164 }
7165
7166 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7167   return commonCastTransforms(CI);
7168 }
7169
7170 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7171   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7172   // otherwise just apply the common ones.
7173   Value *Src = CI.getOperand(0);
7174   const Type *SrcTy = Src->getType();
7175   const Type *DestTy = CI.getType();
7176
7177   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7178     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7179       return Result;
7180   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7181     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7182       return I;
7183   } else {
7184     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7185       return Result;
7186   }
7187
7188
7189   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7190   // be replaced by the operand.
7191   if (DestTy == Src->getType())
7192     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7193
7194   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7195     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7196     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7197     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7198     
7199     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7200     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7201     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7202       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7203         return V;
7204     
7205     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7206     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7207     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7208     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7209     unsigned NumZeros = 0;
7210     while (SrcElTy != DstElTy && 
7211            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7212            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7213       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7214       ++NumZeros;
7215     }
7216
7217     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7218     if (SrcElTy == DstElTy) {
7219       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7220       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7221                                    ((Instruction*) NULL));
7222     }
7223   }
7224
7225   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7226     if (SVI->hasOneUse()) {
7227       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7228       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7229       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7230           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7231                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7232         CastInst *Tmp;
7233         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7234         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7235         // us to eliminate at least one cast.
7236         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7237              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7238             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7239              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7240           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7241                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7242           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7243                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7244           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7245           // know the vector types match #elts.
7246           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7247         }
7248       }
7249     }
7250   }
7251   return 0;
7252 }
7253
7254 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7255 ///   %C = or %A, %B
7256 ///   %D = select %cond, %C, %A
7257 /// into:
7258 ///   %C = select %cond, %B, 0
7259 ///   %D = or %A, %C
7260 ///
7261 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7262 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7263 /// equal the other incoming value of the select.
7264 ///
7265 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7266   switch (I->getOpcode()) {
7267   case Instruction::Add:
7268   case Instruction::Mul:
7269   case Instruction::And:
7270   case Instruction::Or:
7271   case Instruction::Xor:
7272     return 3;              // Can fold through either operand.
7273   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7274   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7275   case Instruction::LShr:
7276   case Instruction::AShr:
7277     return 1;
7278   default:
7279     return 0;              // Cannot fold
7280   }
7281 }
7282
7283 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7284 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7285 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7286   switch (I->getOpcode()) {
7287   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7288   case Instruction::Add:
7289   case Instruction::Sub:
7290   case Instruction::Or:
7291   case Instruction::Xor:
7292   case Instruction::Shl:
7293   case Instruction::LShr:
7294   case Instruction::AShr:
7295     return Constant::getNullValue(I->getType());
7296   case Instruction::And:
7297     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7298   case Instruction::Mul:
7299     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7300   }
7301 }
7302
7303 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7304 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7305 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7306                                           Instruction *FI) {
7307   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7308     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7309     // merge.
7310     if (TI->isCast()) {
7311       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7312         return 0;
7313     } else {
7314       return 0;  // unknown unary op.
7315     }
7316
7317     // Fold this by inserting a select from the input values.
7318     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7319                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7320     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7321     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7322                             TI->getType());
7323   }
7324
7325   // Only handle binary operators here.
7326   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7327     return 0;
7328
7329   // Figure out if the operations have any operands in common.
7330   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7331   bool MatchIsOpZero;
7332   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7333     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7334     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7335     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7336     MatchIsOpZero = true;
7337   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7338     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7339     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7340     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7341     MatchIsOpZero = false;
7342   } else if (!TI->isCommutative()) {
7343     return 0;
7344   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7345     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7346     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7347     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7348     MatchIsOpZero = true;
7349   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7350     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7351     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7352     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7353     MatchIsOpZero = true;
7354   } else {
7355     return 0;
7356   }
7357
7358   // If we reach here, they do have operations in common.
7359   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7360                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7361   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7362
7363   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7364     if (MatchIsOpZero)
7365       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7366     else
7367       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7368   }
7369   assert(0 && "Shouldn't get here");
7370   return 0;
7371 }
7372
7373 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7374   Value *CondVal = SI.getCondition();
7375   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7376   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7377
7378   // select true, X, Y  -> X
7379   // select false, X, Y -> Y
7380   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7381     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7382
7383   // select C, X, X -> X
7384   if (TrueVal == FalseVal)
7385     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7386
7387   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7388     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7389   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7390     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7391   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7392     if (isa<Constant>(TrueVal))
7393       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7394     else
7395       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7396   }
7397
7398   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7399     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7400       if (C->getZExtValue()) {
7401         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7402         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7403       } else {
7404         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7405         Value *NotCond =
7406           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7407                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7408         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7409       }
7410     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7411       if (C->getZExtValue() == false) {
7412         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7413         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7414       } else {
7415         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7416         Value *NotCond =
7417           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7418                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7419         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7420       }
7421     }
7422     
7423     // select a, b, a  -> a&b
7424     // select a, a, b  -> a|b
7425     if (CondVal == TrueVal)
7426       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7427     else if (CondVal == FalseVal)
7428       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7429   }
7430
7431   // Selecting between two integer constants?
7432   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7433     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7434       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7435       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7436         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7437       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7438         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7439         Value *NotCond =
7440           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7441                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7442         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7443       }
7444       
7445       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7446
7447       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7448
7449         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7450         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7451           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7452             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7453               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7454               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7455               Value *X = IC->getOperand(0);
7456               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7457               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7458               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7459                                                         ShAmt, "ones");
7460               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7461               
7462               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7463               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7464               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7465               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7466               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7467               if (SRASize < SISize)
7468                 opc = Instruction::SExt;
7469               else if (SRASize > SISize)
7470                 opc = Instruction::Trunc;
7471               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7472             }
7473           }
7474
7475
7476         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7477         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7478         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7479         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7480         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7481           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7482               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7483             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7484               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7485                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7486                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7487                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7488                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7489                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7490                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7491                 // true or false val is the zero.
7492                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7493                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7494                 Value *V = ICA;
7495                 if (ShouldNotVal)
7496                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7497                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7498                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7499               }
7500       }
7501     }
7502
7503   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7504   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7505     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7506       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7507       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7508         // This is not safe in general for floating point:  
7509         // consider X== -0, Y== +0.
7510         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7511         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7512         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7513               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7514             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7515              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7516         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7517       }
7518       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7519       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7520         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7521       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7522
7523     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7524       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7525       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7526         // This is not safe in general for floating point:  
7527         // consider X== -0, Y== +0.
7528         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7529         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7530         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7531               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7532             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7533              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7534           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7535       }
7536       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7537       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7538         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7539       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7540     }
7541   }
7542
7543   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7544   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7545     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7546       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7547       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7548         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7549       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7550       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7551         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7552       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7553
7554     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7555       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7556       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7557         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7558       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7559       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7560         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7561       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7562     }
7563   }
7564
7565   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7566     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7567       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7568         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7569
7570         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7571         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7572           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7573             return IV;
7574
7575         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7576         // even legal for FP.
7577         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7578             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7579           AddOp = FI; SubOp = TI;
7580         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7581                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7582           AddOp = TI; SubOp = FI;
7583         }
7584
7585         if (AddOp) {
7586           Value *OtherAddOp = 0;
7587           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7588             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7589           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7590             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7591           }
7592
7593           if (OtherAddOp) {
7594             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7595             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7596             Value *NegVal;  // Compute -Z
7597             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7598               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7599             } else {
7600               NegVal = InsertNewInstBefore(
7601                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7602             }
7603
7604             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7605             Value *NewFalseOp = NegVal;
7606             if (AddOp != TI)
7607               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7608             Instruction *NewSel =
7609               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7610
7611             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7612             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7613           }
7614         }
7615       }
7616
7617   // See if we can fold the select into one of our operands.
7618   if (SI.getType()->isInteger()) {
7619     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7620     // transformation we are doing here.
7621     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7622       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7623           !isa<Constant>(FalseVal))
7624         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7625           unsigned OpToFold = 0;
7626           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7627             OpToFold = 1;
7628           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7629             OpToFold = 2;
7630           }
7631
7632           if (OpToFold) {
7633             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7634             Instruction *NewSel =
7635               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7636             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7637             NewSel->takeName(TVI);
7638             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7639               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7640             else {
7641               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7642             }
7643           }
7644         }
7645
7646     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7647       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7648           !isa<Constant>(TrueVal))
7649         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7650           unsigned OpToFold = 0;
7651           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7652             OpToFold = 1;
7653           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7654             OpToFold = 2;
7655           }
7656
7657           if (OpToFold) {
7658             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7659             Instruction *NewSel =
7660               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7661             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7662             NewSel->takeName(FVI);
7663             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7664               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7665             else
7666               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7667           }
7668         }
7669   }
7670
7671   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7672     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7673     SI.setOperand(1, FalseVal);
7674     SI.setOperand(2, TrueVal);
7675     return &SI;
7676   }
7677
7678   return 0;
7679 }
7680
7681 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7682 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7683 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7684 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7685 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7686                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7687   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7688     unsigned Align = GV->getAlignment();
7689     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7690       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7691
7692     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7693     // of the global.
7694     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7695       GV->setAlignment(PrefAlign);
7696       Align = PrefAlign;
7697     }
7698     return Align;
7699   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7700     unsigned Align = AI->getAlignment();
7701     if (Align == 0 && TD) {
7702       if (isa<AllocaInst>(AI))
7703         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7704       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7705         // Malloc returns maximally aligned memory.
7706         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7707         Align =
7708           std::max(Align,
7709                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7710         Align =
7711           std::max(Align,
7712                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7713       }
7714     }
7715     
7716     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7717     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7718     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7719       AI->setAlignment(PrefAlign);
7720       Align = PrefAlign;
7721     }
7722     return Align;
7723   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7724              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7725               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7726     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7727                                       TD, PrefAlign);
7728   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7729     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7730     bool AllZeroOperands = true;
7731     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7732       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7733           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7734         AllZeroOperands = false;
7735         break;
7736       }
7737
7738     if (AllZeroOperands) {
7739       // Treat this like a bitcast.
7740       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7741     }
7742
7743     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7744     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7745
7746     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7747     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7748     // least as much as its type requires.
7749     if (!TD) return 0;
7750
7751     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7752     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7753     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7754     if (Align <= BaseAlignment) {
7755       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7756       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7757       Align = std::min(Align, (unsigned)
7758                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7759       return Align;
7760     }
7761     return 0;
7762   }
7763   return 0;
7764 }
7765
7766
7767 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7768 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7769 /// the heavy lifting.
7770 ///
7771 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7772   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7773   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7774   
7775   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7776   // visitCallSite.
7777   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7778     bool Changed = false;
7779
7780     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7781     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7782       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7783
7784       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7785         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7786           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7787           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7788           // alignment is sufficient.
7789         }
7790     }
7791
7792     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7793     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7794     // into a call to memcpy.
7795     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7796       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7797         if (GVSrc->isConstant()) {
7798           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7799           const char *Name;
7800           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7801               Type::Int32Ty)
7802             Name = "llvm.memcpy.i32";
7803           else
7804             Name = "llvm.memcpy.i64";
7805           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7806                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7807           CI.setOperand(0, MemCpy);
7808           Changed = true;
7809         }
7810     }
7811
7812     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7813     // set, update the alignment.
7814     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7815       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7816       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7817       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7818       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7819         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7820         Changed = true;
7821       }
7822
7823       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7824       // load/store.
7825       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7826       if (MemOpLength) {
7827         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7828         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7829         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7830         // Destination pointer type is always i8 *
7831         // If Size is 8 then use Int64Ty
7832         // If Size is 4 then use Int32Ty
7833         // If Size is 2 then use Int16Ty
7834         // If Size is 1 then use Int8Ty
7835         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7836           NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7837
7838         if (NewPtrTy) {
7839           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7840                                         NewPtrTy, CI);
7841           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7842                                          NewPtrTy, CI);
7843           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7844           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7845           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7846           Changed = true;
7847           return EraseInstFromFunction(CI);
7848         }
7849       }
7850     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7851       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7852       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7853         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7854         Changed = true;
7855       }
7856     }
7857           
7858     if (Changed) return II;
7859   } else {
7860     switch (II->getIntrinsicID()) {
7861     default: break;
7862     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7863     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7864     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7865     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7866     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7867       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7868       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7869       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7870         Value *Ptr = 
7871           InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7872                            PointerType::getUnqual(II->getType()), CI);
7873         return new LoadInst(Ptr);
7874       }
7875       break;
7876     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7877     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7878       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7879       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7880         const Type *OpPtrTy = 
7881           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7882         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7883                                       OpPtrTy, CI);
7884         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7885       }
7886       break;
7887     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7888     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7889     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7890     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7891       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7892       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7893         const Type *OpPtrTy = 
7894           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7895         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7896                                       OpPtrTy, CI);
7897         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7898       }
7899       break;
7900       
7901     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7902       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7903       // we can simplify the input based on that, do so now.
7904       uint64_t UndefElts;
7905       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7906                                                 UndefElts)) {
7907         II->setOperand(1, V);
7908         return II;
7909       }
7910       break;
7911     }
7912       
7913     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7914       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7915       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7916         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7917         
7918         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7919         bool AllEltsOk = true;
7920         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7921           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7922               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7923             AllEltsOk = false;
7924             break;
7925           }
7926         }
7927         
7928         if (AllEltsOk) {
7929           // Cast the input vectors to byte vectors.
7930           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7931                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7932           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7933                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7934           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7935           
7936           // Only extract each element once.
7937           Value *ExtractedElts[32];
7938           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7939           
7940           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7941             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7942               continue;
7943             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7944             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7945             
7946             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7947               Instruction *Elt = 
7948                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7949               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7950               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7951             }
7952           
7953             // Insert this value into the result vector.
7954             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7955             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7956           }
7957           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7958         }
7959       }
7960       break;
7961
7962     case Intrinsic::stackrestore: {
7963       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7964       // happen when variable allocas are DCE'd.
7965       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7966         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7967           BasicBlock::iterator BI = SS;
7968           if (&*++BI == II)
7969             return EraseInstFromFunction(CI);
7970         }
7971       }
7972       
7973       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7974       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7975       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7976       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7977         BasicBlock::iterator BI = II;
7978         bool CannotRemove = false;
7979         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7980           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7981               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7982             CannotRemove = true;
7983             break;
7984           }
7985         }
7986         if (!CannotRemove)
7987           return EraseInstFromFunction(CI);
7988       }
7989       break;
7990     }
7991     }
7992   }
7993
7994   return visitCallSite(II);
7995 }
7996
7997 // InvokeInst simplification
7998 //
7999 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8000   return visitCallSite(&II);
8001 }
8002
8003 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8004 //
8005 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8006   bool Changed = false;
8007
8008   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8009   // to the arguments of the call/invoke.
8010   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8011
8012   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8013
8014   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8015     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8016       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8017       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8018       // be unreachable, as the call is undefined.
8019       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8020                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8021                                     OldCall);
8022       if (!OldCall->use_empty())
8023         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8024       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8025         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8026       return 0;
8027     }
8028
8029   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8030     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8031     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8032     // that we can't modify the CFG here.
8033     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8034                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8035                   CS.getInstruction());
8036
8037     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8038       CS.getInstruction()->
8039         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8040
8041     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8042       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8043       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8044                      ConstantInt::getTrue(), II);
8045     }
8046     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8047   }
8048
8049   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8050     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8051       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8052         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8053
8054   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8055   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8056   if (FTy->isVarArg()) {
8057     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8058     // the call.
8059     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8060            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8061       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8062         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8063         // area, we can eliminate the use of the cast.
8064         Value *Op = CI->getOperand(0);
8065         if (CI->isLosslessCast()) {
8066           *I = Op;
8067           Changed = true;
8068         }
8069       }
8070   }
8071
8072   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8073     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8074     CS.setDoesNotThrow();
8075     Changed = true;
8076   }
8077
8078   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8079 }
8080
8081 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8082 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8083 //
8084 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8085   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8086   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8087   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8088       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8089     return false;
8090   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8091   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8092
8093   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8094   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8095   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8096   //
8097   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8098   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8099
8100   const ParamAttrsList* CallerPAL = 0;
8101   if (CallInst *CallerCI = dyn_cast<CallInst>(Caller))
8102     CallerPAL = CallerCI->getParamAttrs();
8103   else if (InvokeInst *CallerII = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8104     CallerPAL = CallerII->getParamAttrs();
8105
8106   // If the parameter attributes are not compatible, don't do the xform.  We
8107   // don't want to lose an sret attribute or something.
8108   if (!ParamAttrsList::areCompatible(CallerPAL, Callee->getParamAttrs()))
8109     return false;
8110
8111   // Check to see if we are changing the return type...
8112   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8113     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8114         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8115         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8116           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8117       return false;   // Cannot transform this return value.
8118
8119     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8120     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8121     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8122     // the critical edge).  Bail out in this case.
8123     if (!Caller->use_empty())
8124       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8125         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8126              UI != E; ++UI)
8127           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8128             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8129                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8130               return false;
8131   }
8132
8133   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8134   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8135
8136   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8137   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8138     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8139     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8140     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8141     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8142     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8143     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8144       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8145       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8146        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8147       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8148        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8149     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8150
8151     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8152     // lose information, e.g. int->short.
8153     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8154     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8155     // requires legality checks like this be done before calling it).
8156     if (ParamTy->isInteger()) {
8157       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8158         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8159           return false;
8160       }
8161       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8162           !isa<PointerType>(ActTy))
8163         return false;
8164     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8165       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8166         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8167           return false;
8168       }
8169       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8170         return false;
8171     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8172       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8173         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8174           return false;
8175       }
8176       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8177         return false;
8178     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8179       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8180         return false;
8181     } else {
8182       return false;
8183     }
8184   }
8185
8186   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8187       Callee->isDeclaration())
8188     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8189
8190   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8191   // inserting cast instructions as necessary...
8192   std::vector<Value*> Args;
8193   Args.reserve(NumActualArgs);
8194
8195   AI = CS.arg_begin();
8196   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8197     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8198     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8199       Args.push_back(*AI);
8200     } else {
8201       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8202           false, ParamTy, false);
8203       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8204       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8205     }
8206   }
8207
8208   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8209   // now...
8210   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8211     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8212
8213   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8214   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8215     if (!FT->isVarArg()) {
8216       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8217            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8218     } else {
8219       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8220       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8221         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8222         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8223           // Must promote to pass through va_arg area!
8224           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8225                                                                 PTy, false);
8226           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8227           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8228           Args.push_back(Cast);
8229         } else {
8230           Args.push_back(*AI);
8231         }
8232       }
8233     }
8234
8235   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8236     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8237
8238   Instruction *NC;
8239   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8240     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8241                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8242     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8243     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8244   } else {
8245     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8246                       Caller->getName(), Caller);
8247     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8248     if (CI->isTailCall())
8249       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8250     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8251     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8252   }
8253
8254   // Insert a cast of the return type as necessary.
8255   Value *NV = NC;
8256   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8257     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8258       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8259       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8260                                                             CallerTy, false);
8261       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8262
8263       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8264       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8265       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8266         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8267         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8268         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8269       } else {
8270         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8271         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8272       }
8273       AddUsersToWorkList(*Caller);
8274     } else {
8275       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8276     }
8277   }
8278
8279   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8280     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8281   Caller->eraseFromParent();
8282   RemoveFromWorkList(Caller);
8283   return true;
8284 }
8285
8286 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8287 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8288 //
8289 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8290   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8291   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8292   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8293
8294   IntrinsicInst *Tramp =
8295     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8296
8297   Function *NestF =
8298     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8299   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8300   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8301
8302   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8303     unsigned NestIdx = 1;
8304     const Type *NestTy = 0;
8305     uint16_t NestAttr = 0;
8306
8307     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8308     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8309          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8310       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8311         // Record the parameter type and any other attributes.
8312         NestTy = *I;
8313         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8314         break;
8315       }
8316
8317     if (NestTy) {
8318       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8319       std::vector<Value*> NewArgs;
8320       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8321
8322       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8323       // mean appending it.
8324       {
8325         unsigned Idx = 1;
8326         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8327         do {
8328           if (Idx == NestIdx) {
8329             // Add the chain argument.
8330             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8331             if (NestVal->getType() != NestTy)
8332               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8333             NewArgs.push_back(NestVal);
8334           }
8335
8336           if (I == E)
8337             break;
8338
8339           // Add the original argument.
8340           NewArgs.push_back(*I);
8341
8342           ++Idx, ++I;
8343         } while (1);
8344       }
8345
8346       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8347       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8348       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8349
8350       const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8351       std::vector<const Type*> NewTypes;
8352       ParamAttrsVector NewAttrs;
8353       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8354
8355       // Add any function result attributes.
8356       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8357       if (Attr)
8358         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8359
8360       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8361       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8362       {
8363         unsigned Idx = 1;
8364         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8365           E = FTy->param_end();
8366
8367         do {
8368           if (Idx == NestIdx) {
8369             // Add the chain's type and attributes.
8370             NewTypes.push_back(NestTy);
8371             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8372           }
8373
8374           if (I == E)
8375             break;
8376
8377           // Add the original type and attributes.
8378           NewTypes.push_back(*I);
8379           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8380           if (Attr)
8381             NewAttrs.push_back
8382               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8383
8384           ++Idx, ++I;
8385         } while (1);
8386       }
8387
8388       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8389       // code sort out any function type mismatches.
8390       FunctionType *NewFTy =
8391         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8392       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8393         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8394       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8395
8396       Instruction *NewCaller;
8397       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8398         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8399                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8400                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8401                                    Caller->getName(), Caller);
8402         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8403         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8404       } else {
8405         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8406                                  Caller->getName(), Caller);
8407         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8408           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8409         cast<CallInst>(NewCaller)->
8410           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8411         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8412       }
8413       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8414         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8415       Caller->eraseFromParent();
8416       RemoveFromWorkList(Caller);
8417       return 0;
8418     }
8419   }
8420
8421   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8422   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8423   // code sort out any function type mismatches.
8424   Constant *NewCallee =
8425     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8426   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8427   return CS.getInstruction();
8428 }
8429
8430 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8431 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8432 /// and a single binop.
8433 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8434   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8435   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8436          isa<CmpInst>(FirstInst));
8437   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8438   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8439   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8440     
8441   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8442   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8443   
8444   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8445   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8446   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8447     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8448     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8449         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8450         // types or GEP's with different index types.
8451         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8452         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8453       return 0;
8454
8455     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8456     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8457       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8458           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8459         return 0;
8460     
8461     // Keep track of which operand needs a phi node.
8462     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8463     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8464   }
8465   
8466   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8467
8468   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8469   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8470   // hide them behind a phi.
8471   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8472     return 0;
8473   
8474   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8475   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8476   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8477   if (LHSVal == 0) {
8478     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8479     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8480     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8481     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8482     LHSVal = NewLHS;
8483   }
8484   
8485   if (RHSVal == 0) {
8486     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8487     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8488     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8489     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8490     RHSVal = NewRHS;
8491   }
8492   
8493   // Add all operands to the new PHIs.
8494   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8495     if (NewLHS) {
8496       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8497       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8498     }
8499     if (NewRHS) {
8500       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8501       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8502     }
8503   }
8504     
8505   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8506     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8507   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8508     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8509                            RHSVal);
8510   else {
8511     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8512     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8513   }
8514 }
8515
8516 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8517 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8518 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8519 /// block it is in.
8520 ///
8521 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8522 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8523 /// to a register.
8524 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8525   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8526   
8527   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8528     if (BBI->mayWriteToMemory())
8529       return false;
8530   
8531   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8532   // profitable to do this xform.
8533   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8534     bool isAddressTaken = false;
8535     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8536          UI != E; ++UI) {
8537       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8538       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8539         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8540         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8541       }
8542       isAddressTaken = true;
8543       break;
8544     }
8545     
8546     if (!isAddressTaken)
8547       return false;
8548   }
8549   
8550   return true;
8551 }
8552
8553
8554 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8555 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8556 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8557 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8558   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8559
8560   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8561   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8562   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8563   // code size and simplifying code.
8564   Constant *ConstantOp = 0;
8565   const Type *CastSrcTy = 0;
8566   bool isVolatile = false;
8567   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8568     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8569   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8570     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8571     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8572     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8573     if (ConstantOp == 0)
8574       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8575   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8576     isVolatile = LI->isVolatile();
8577     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8578     // load and the PHI.
8579     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8580         !isSafeToSinkLoad(LI))
8581       return 0;
8582   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8583     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8584       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8585     // Can't handle general GEPs yet.
8586     return 0;
8587   } else {
8588     return 0;  // Cannot fold this operation.
8589   }
8590
8591   // Check to see if all arguments are the same operation.
8592   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8593     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8594     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8595     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8596       return 0;
8597     if (CastSrcTy) {
8598       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8599         return 0;  // Cast operation must match.
8600     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8601       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8602       // the load and the PHI.
8603       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8604           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8605           !isSafeToSinkLoad(LI))
8606         return 0;
8607     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8608       return 0;
8609     }
8610   }
8611
8612   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8613   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8614   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8615                                PN.getName()+".in");
8616   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8617
8618   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8619   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8620
8621   // Add all operands to the new PHI.
8622   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8623     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8624     if (NewInVal != InVal)
8625       InVal = 0;
8626     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8627   }
8628
8629   Value *PhiVal;
8630   if (InVal) {
8631     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8632     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8633     PhiVal = InVal;
8634     delete NewPN;
8635   } else {
8636     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8637     PhiVal = NewPN;
8638   }
8639
8640   // Insert and return the new operation.
8641   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8642     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8643   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8644     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8645   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8646     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8647   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8648     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8649                            PhiVal, ConstantOp);
8650   else
8651     assert(0 && "Unknown operation");
8652   return 0;
8653 }
8654
8655 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8656 /// that is dead.
8657 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8658                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8659   if (PN->use_empty()) return true;
8660   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8661
8662   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8663   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8664     return true;
8665   
8666   // Don't scan crazily complex things.
8667   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8668     return false;
8669
8670   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8671     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8672
8673   return false;
8674 }
8675
8676 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8677 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8678 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8679 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8680                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8681   // See if we already saw this PHI node.
8682   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8683     return true;
8684   
8685   // Don't scan crazily complex things.
8686   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8687     return false;
8688  
8689   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8690   // the value.
8691   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8692     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8693     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8694       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8695         return false;
8696     } else if (Op != NonPhiInVal)
8697       return false;
8698   }
8699   
8700   return true;
8701 }
8702
8703
8704 // PHINode simplification
8705 //
8706 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8707   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8708   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8709   
8710   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8711     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8712
8713   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8714   // reducing code size.
8715   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8716       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8717     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8718       return Result;
8719
8720   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8721   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8722   // PHI)... break the cycle.
8723   if (PN.hasOneUse()) {
8724     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8725     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8726       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8727       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8728       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8729         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8730     }
8731    
8732     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8733     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8734     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8735     // common case here is good because the only other things that catch this
8736     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8737     // late.
8738     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8739         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8740         PHIUser->use_back() == &PN) {
8741       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8742     }
8743   }
8744
8745   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8746   // same value, for example:
8747   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8748   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8749   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8750   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8751   {
8752     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8753     // Scan for the first non-phi operand.
8754     while (InValNo != NumOperandVals && 
8755            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8756       ++InValNo;
8757
8758     if (InValNo != NumOperandVals) {
8759       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8760       
8761       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8762       // there is no need to recursively scan other phis.
8763       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8764         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8765         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8766           break;
8767       }
8768       
8769       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8770       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8771       // the value.
8772       if (InValNo == NumOperandVals) {
8773         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8774         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8775           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8776       }
8777     }
8778   }
8779   return 0;
8780 }
8781
8782 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8783                                    Instruction *InsertPoint,
8784                                    InstCombiner *IC) {
8785   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8786   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8787   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8788   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8789   // used for address computation.
8790   Instruction::CastOps opcode = 
8791      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8792       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8793   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8794 }
8795
8796
8797 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8798   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8799   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8800   // If so, eliminate the noop.
8801   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8802     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8803
8804   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8805     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8806
8807   bool HasZeroPointerIndex = false;
8808   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8809     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8810
8811   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8812     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8813
8814   // Eliminate unneeded casts for indices.
8815   bool MadeChange = false;
8816   
8817   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8818   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8819     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8820       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8821         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8822             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8823           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8824           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8825           // is a 32-bit pointer target.
8826           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8827             MadeChange = true;
8828             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8829           }
8830         }
8831       }
8832       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8833       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8834       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8835       // obvious.
8836       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8837       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8838         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8839           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8840           MadeChange = true;
8841         } else {
8842           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8843                                 GEP);
8844           GEP.setOperand(i, Op);
8845           MadeChange = true;
8846         }
8847     }
8848   }
8849   if (MadeChange) return &GEP;
8850
8851   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8852   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8853   // real input to the dest type.
8854   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8855     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8856       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8857       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8858       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8859         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8860         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8861           if (I != BCI) {
8862             I->takeName(BCI);
8863             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8864             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8865           }
8866           return &GEP;
8867         }
8868       }
8869       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8870     }
8871   }
8872   
8873   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8874   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8875   // getelementptr instructions into a single instruction.
8876   //
8877   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8878   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8879     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8880
8881   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8882     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8883     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8884     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8885     //
8886     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8887         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8888       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8889
8890     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8891
8892     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8893     bool EndsWithSequential = false;
8894     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8895            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8896       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8897
8898     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8899     if (EndsWithSequential) {
8900       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8901       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8902       //
8903       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8904       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8905         Sum = GO1;
8906       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8907         Sum = SO1;
8908       } else {
8909         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8910         // target's pointer size.
8911         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8912           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8913             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8914           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8915             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8916           } else {
8917             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8918             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8919               // Convert GO1 to SO1's type.
8920               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8921
8922             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8923               // Convert SO1 to GO1's type.
8924               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8925             } else {
8926               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8927               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8928               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8929             }
8930           }
8931         }
8932         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8933           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8934         else {
8935           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8936           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8937         }
8938       }
8939
8940       // Recycle the GEP we already have if possible.
8941       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8942         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8943         GEP.setOperand(1, Sum);
8944         return &GEP;
8945       } else {
8946         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8947                        SrcGEPOperands.end()-1);
8948         Indices.push_back(Sum);
8949         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8950       }
8951     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8952                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8953                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8954       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8955       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8956                      SrcGEPOperands.end());
8957       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8958     }
8959
8960     if (!Indices.empty())
8961       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8962                                    Indices.end(), GEP.getName());
8963
8964   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8965     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8966     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8967
8968     // Scan for nonconstants...
8969     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8970     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8971     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8972       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8973
8974     if (I == E) {  // If they are all constants...
8975       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8976                                                     &Indices[0],Indices.size());
8977
8978       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8979       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8980     }
8981   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8982     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8983       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8984     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8985       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8986       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8987       //
8988       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8989       //
8990       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8991       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8992       if (const ArrayType *XATy =
8993           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8994         if (const ArrayType *CATy =
8995             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8996           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8997             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8998             // to an array of the same type as the destination pointer
8999             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9000             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9001             GEP.setOperand(0, X);
9002             return &GEP;
9003           }
9004     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9005       // Transform things like:
9006       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9007       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9008       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9009       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9010       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9011           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9012           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9013         Value *Idx[2];
9014         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9015         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9016         Value *V = InsertNewInstBefore(
9017                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9018         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9019         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9020       }
9021       
9022       // Transform things like:
9023       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9024       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9025       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9026       
9027       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9028         uint64_t ArrayEltSize =
9029             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9030         
9031         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9032         // allow either a mul, shift, or constant here.
9033         Value *NewIdx = 0;
9034         ConstantInt *Scale = 0;
9035         if (ArrayEltSize == 1) {
9036           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9037           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9038         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9039           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9040           Scale = CI;
9041         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9042           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9043               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9044             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9045             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9046             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9047             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9048           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9049                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9050             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9051             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9052           }
9053         }
9054         
9055         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9056         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9057         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9058         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9059         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9060             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9061           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9062                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9063           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9064             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9065                                                        false /*ZExt*/);
9066             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9067             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9068           }
9069
9070           // Insert the new GEP instruction.
9071           Value *Idx[2];
9072           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9073           Idx[1] = NewIdx;
9074           Instruction *NewGEP =
9075             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9076           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9077           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9078           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9079         }
9080       }
9081     }
9082   }
9083
9084   return 0;
9085 }
9086
9087 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9088   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9089   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9090     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9091       const Type *NewTy = 
9092         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9093       AllocationInst *New = 0;
9094
9095       // Create and insert the replacement instruction...
9096       if (isa<MallocInst>(AI))
9097         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9098       else {
9099         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9100         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9101       }
9102
9103       InsertNewInstBefore(New, AI);
9104
9105       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9106       // allocas if possible...
9107       //
9108       BasicBlock::iterator It = New;
9109       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9110
9111       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9112       // insert our getelementptr instruction...
9113       //
9114       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9115       Value *Idx[2];
9116       Idx[0] = NullIdx;
9117       Idx[1] = NullIdx;
9118       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9119                                        New->getName()+".sub", It);
9120
9121       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9122       // allocation.
9123       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9124     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9125       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9126     }
9127
9128   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9129   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9130   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9131   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9132       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9133     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9134
9135   return 0;
9136 }
9137
9138 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9139   Value *Op = FI.getOperand(0);
9140
9141   // free undef -> unreachable.
9142   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9143     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9144     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9145                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9146     return EraseInstFromFunction(FI);
9147   }
9148   
9149   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9150   // when lots of inlining happens.
9151   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9152     return EraseInstFromFunction(FI);
9153   
9154   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9155   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9156     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9157     return &FI;
9158   }
9159   
9160   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9161   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9162     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9163       AddToWorkList(GEPI);
9164       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9165       return &FI;
9166     }
9167   }
9168   
9169   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9170   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9171     if (MI->hasOneUse()) {
9172       EraseInstFromFunction(FI);
9173       return EraseInstFromFunction(*MI);
9174     }
9175
9176   return 0;
9177 }
9178
9179
9180 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9181 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9182                                         const TargetData *TD) {
9183   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9184   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9185
9186   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9187     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9188     // directly if string length is small enough.
9189     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9190     if (!Str.empty()) {
9191       unsigned len = Str.length();
9192       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9193       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9194       // Replace LI with immediate integer store.
9195       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9196         APInt StrVal(numBits, 0);
9197         APInt SingleChar(numBits, 0);
9198         if (TD->isLittleEndian()) {
9199           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9200             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9201             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9202           }
9203         } else {
9204           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9205             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9206                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9207           }
9208           // Append NULL at the end.
9209           SingleChar = 0;
9210           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9211         }
9212         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9213         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9214       }
9215     }
9216   }
9217
9218   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9219   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9220     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9221
9222     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9223          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9224       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9225       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9226       // constants.
9227       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9228         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9229           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9230             Value *Idxs[2];
9231             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9232             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9233             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9234             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9235           }
9236
9237       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9238             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9239           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9240           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9241           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9242           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9243                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9244
9245         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9246         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9247         // the result of the loaded value.
9248         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9249                                                              CI->getName(),
9250                                                          LI.isVolatile()),LI);
9251         // Now cast the result of the load.
9252         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9253       }
9254     }
9255   }
9256   return 0;
9257 }
9258
9259 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9260 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9261 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9262 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9263 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9264   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9265   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9266
9267   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9268   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9269     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9270     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9271
9272   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9273   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9274   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9275   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9276   // the load entirely).
9277   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9278
9279   while (BBI != E) {
9280     --BBI;
9281
9282     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9283       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9284     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9285       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9286
9287   }
9288   return false;
9289 }
9290
9291 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9292 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9293 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9294 /// input, because we ignore GEP indices.
9295 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9296   while (1) {
9297     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9298       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9299           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9300         Ptr = CE->getOperand(0);
9301       else
9302         return Ptr;
9303     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9304       Ptr = BCI->getOperand(0);
9305     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9306       Ptr = GEP->getOperand(0);
9307     } else {
9308       return Ptr;
9309     }
9310   }
9311 }
9312
9313 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9314   Value *Op = LI.getOperand(0);
9315
9316   // Attempt to improve the alignment.
9317   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9318   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9319     LI.setAlignment(KnownAlign);
9320
9321   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9322   if (isa<CastInst>(Op))
9323     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9324       return Res;
9325
9326   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9327   if (LI.isVolatile()) return 0;
9328   
9329   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9330     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9331     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9332     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9333     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9334       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9335         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9336     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9337       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9338         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9339   }
9340
9341   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9342     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9343     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9344     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9345         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9346       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9347       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9348       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9349       // CFG.
9350       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9351                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9352       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9353     }
9354   } 
9355
9356   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9357     // load null/undef -> undef
9358     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9359     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9360         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9361       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9362       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9363       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9364       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9365                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9366       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9367     }
9368
9369     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9370     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9371       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9372         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9373
9374     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9375     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9376       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9377         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9378           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9379             if (Constant *V = 
9380                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9381               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9382         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9383           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9384           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9385           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9386           // CFG.
9387           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9388                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9389           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9390         }
9391
9392       } else if (CE->isCast()) {
9393         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9394           return Res;
9395       }
9396   }
9397     
9398   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9399   // is all undef or zero, we know what it loads.
9400   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9401     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9402       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9403         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9404       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9405         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9406     }
9407   }
9408
9409   if (Op->hasOneUse()) {
9410     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9411     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9412     // exposes redundancy in the code.
9413     //
9414     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9415     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9416     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9417     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9418     // unconditionally.
9419     //
9420     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9421       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9422       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9423           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9424         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9425                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9426         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9427                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9428         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9429       }
9430
9431       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9432       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9433         if (C->isNullValue()) {
9434           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9435           return &LI;
9436         }
9437
9438       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9439       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9440         if (C->isNullValue()) {
9441           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9442           return &LI;
9443         }
9444     }
9445   }
9446   return 0;
9447 }
9448
9449 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9450 /// when possible.
9451 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9452   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9453   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9454
9455   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9456   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9457     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9458
9459     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9460       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9461       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9462       // constants.
9463       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9464         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9465           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9466             Value* Idxs[2];
9467             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9468             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9469             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9470             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9471           }
9472
9473       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9474           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9475                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9476
9477         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9478         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9479         // the store, cast the value to be stored.
9480         Value *NewCast;
9481         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9482         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9483         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9484         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9485         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9486           if (CastSrcTy->isInteger())
9487             opcode = Instruction::IntToPtr;
9488         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9489           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9490             opcode = Instruction::PtrToInt;
9491         }
9492         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9493           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9494         else
9495           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9496             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9497             SI);
9498         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9499       }
9500     }
9501   }
9502   return 0;
9503 }
9504
9505 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9506   Value *Val = SI.getOperand(0);
9507   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9508
9509   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9510     EraseInstFromFunction(SI);
9511     ++NumCombined;
9512     return 0;
9513   }
9514   
9515   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9516   // alloca dead.
9517   if (Ptr->hasOneUse()) {
9518     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9519       EraseInstFromFunction(SI);
9520       ++NumCombined;
9521       return 0;
9522     }
9523     
9524     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9525       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9526           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9527         EraseInstFromFunction(SI);
9528         ++NumCombined;
9529         return 0;
9530       }
9531   }
9532
9533   // Attempt to improve the alignment.
9534   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9535   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9536     SI.setAlignment(KnownAlign);
9537
9538   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9539   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9540   // situation often occurs with bitfield accesses.
9541   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9542   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9543        --ScanInsts) {
9544     --BBI;
9545     
9546     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9547       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9548       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9549         ++NumDeadStore;
9550         ++BBI;
9551         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9552         continue;
9553       }
9554       break;
9555     }
9556     
9557     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9558     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9559     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9560     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9561       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9562         EraseInstFromFunction(SI);
9563         ++NumCombined;
9564         return 0;
9565       }
9566       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9567       // may not be dead.
9568       break;
9569     }
9570     
9571     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9572     if (BBI->mayWriteToMemory())
9573       break;
9574   }
9575   
9576   
9577   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9578
9579   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9580   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9581     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9582       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9583       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9584         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9585       ++NumCombined;
9586     }
9587     return 0;  // Do not modify these!
9588   }
9589
9590   // store undef, Ptr -> noop
9591   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9592     EraseInstFromFunction(SI);
9593     ++NumCombined;
9594     return 0;
9595   }
9596
9597   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9598   // source instead.
9599   if (isa<CastInst>(Ptr))
9600     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9601       return Res;
9602   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9603     if (CE->isCast())
9604       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9605         return Res;
9606
9607   
9608   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9609   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9610   BBI = &SI; ++BBI;
9611   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9612     if (BI->isUnconditional())
9613       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9614         return 0;  // xform done!
9615   
9616   return 0;
9617 }
9618
9619 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9620 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9621 /// into a phi node with a store in the successor.
9622 ///
9623 /// Simplify things like:
9624 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9625 /// into a phi node with a store in the successor.
9626 ///
9627 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9628   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9629   
9630   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9631   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9632   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9633   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9634   
9635   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9636   // the other predecessor.
9637   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9638   BasicBlock *OtherBB = 0;
9639   if (*PI != StoreBB)
9640     OtherBB = *PI;
9641   ++PI;
9642   if (PI == pred_end(DestBB))
9643     return false;
9644   
9645   if (*PI != StoreBB) {
9646     if (OtherBB)
9647       return false;
9648     OtherBB = *PI;
9649   }
9650   if (++PI != pred_end(DestBB))
9651     return false;
9652   
9653   
9654   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9655   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9656   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9657   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9658     return false;
9659   
9660   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9661   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9662   StoreInst *OtherStore = 0;
9663   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9664     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9665     --BBI;
9666     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9667     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9668       return false;
9669   } else {
9670     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9671     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9672     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9673         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9674       return false;
9675     
9676     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9677     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9678     // lives in OtherBB.
9679     for (;; --BBI) {
9680       // Check to see if we find the matching store.
9681       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9682         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9683           return false;
9684         break;
9685       }
9686       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9687       // out of instructions, we can't do the xform.
9688       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9689           BBI == OtherBB->begin())
9690         return false;
9691     }
9692     
9693     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9694     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9695     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9696       // FIXME: This should really be AA driven.
9697       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9698         return false;
9699     }
9700   }
9701   
9702   // Insert a PHI node now if we need it.
9703   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9704   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9705     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9706     PN->reserveOperandSpace(2);
9707     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9708     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9709     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9710   }
9711   
9712   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9713   // insert it.
9714   BBI = DestBB->begin();
9715   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9716   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9717                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9718   
9719   // Nuke the old stores.
9720   EraseInstFromFunction(SI);
9721   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9722   ++NumCombined;
9723   return true;
9724 }
9725
9726
9727 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9728   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9729   Value *X = 0;
9730   BasicBlock *TrueDest;
9731   BasicBlock *FalseDest;
9732   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9733       !isa<Constant>(X)) {
9734     // Swap Destinations and condition...
9735     BI.setCondition(X);
9736     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9737     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9738     return &BI;
9739   }
9740
9741   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9742   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9743   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9744                              TrueDest, FalseDest)))
9745     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9746          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9747       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9748       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9749       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9750       NewSCC->takeName(I);
9751       // Swap Destinations and condition...
9752       BI.setCondition(NewSCC);
9753       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9754       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9755       RemoveFromWorkList(I);
9756       I->eraseFromParent();
9757       AddToWorkList(NewSCC);
9758       return &BI;
9759     }
9760
9761   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9762   ICmpInst::Predicate IPred;
9763   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9764                       TrueDest, FalseDest)))
9765     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9766          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9767          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9768       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9769       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9770       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9771       NewSCC->takeName(I);
9772       // Swap Destinations and condition...
9773       BI.setCondition(NewSCC);
9774       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9775       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9776       RemoveFromWorkList(I);
9777       I->eraseFromParent();;
9778       AddToWorkList(NewSCC);
9779       return &BI;
9780     }
9781
9782   return 0;
9783 }
9784
9785 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9786   Value *Cond = SI.getCondition();
9787   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9788     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9789       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9790         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9791         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9792           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9793                                                 AddRHS));
9794         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9795         AddToWorkList(I);
9796         return &SI;
9797       }
9798   }
9799   return 0;
9800 }
9801
9802 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9803 /// is to leave as a vector operation.
9804 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9805   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9806     return true;
9807   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9808     if (isConstant) return true;
9809     // If all elts are the same, we can extract.
9810     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9811     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9812       if (C->getOperand(i) != Op0)
9813         return false;
9814     return true;
9815   }
9816   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9817   if (!I) return false;
9818   
9819   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9820   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9821   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9822       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9823     return true;
9824   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9825     return true;
9826   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9827     if (BO->hasOneUse() &&
9828         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9829          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9830       return true;
9831   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9832     if (CI->hasOneUse() &&
9833         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9834          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9835       return true;
9836   
9837   return false;
9838 }
9839
9840 /// Read and decode a shufflevector mask.
9841 ///
9842 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9843 /// elements in the input.
9844 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9845   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9846   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9847     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9848   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9849     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9850
9851   std::vector<unsigned> Result;
9852   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9853   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9854     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9855       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9856     else
9857       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9858   return Result;
9859 }
9860
9861 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9862 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9863 /// extracted from the vector.
9864 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9865   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9866   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9867   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9868   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9869     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9870   
9871   if (isa<UndefValue>(V))
9872     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9873   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9874     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9875   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9876     return CP->getOperand(EltNo);
9877   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9878     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9879     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9880       return 0;
9881     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9882     
9883     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9884     // inserted value.
9885     if (EltNo == IIElt) 
9886       return III->getOperand(1);
9887     
9888     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9889     // vector input.
9890     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9891   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9892     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9893     if (InEl < Width)
9894       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9895     else if (InEl < Width*2)
9896       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9897     else
9898       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9899   }
9900   
9901   // Otherwise, we don't know.
9902   return 0;
9903 }
9904
9905 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9906
9907   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9908   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9909     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9910
9911   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9912   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9913     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9914   
9915   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9916     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9917     // with that operand
9918     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9919     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9920       if (C->getOperand(i) != op0) {
9921         op0 = 0; 
9922         break;
9923       }
9924     if (op0)
9925       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9926   }
9927   
9928   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9929   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9930   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9931     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9932     unsigned VectorWidth = 
9933       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9934       
9935     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9936     // crashing the code below.
9937     if (IndexVal >= VectorWidth)
9938       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9939     
9940     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9941     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9942     // property.
9943     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9944       uint64_t UndefElts;
9945       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9946                                                 1 << IndexVal,
9947                                                 UndefElts)) {
9948         EI.setOperand(0, V);
9949         return &EI;
9950       }
9951     }
9952     
9953     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9954       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9955     
9956     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9957     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9958     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9959     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9960       if (const VectorType *VT = 
9961               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9962         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9963           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9964             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9965     }
9966   }
9967   
9968   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9969     if (I->hasOneUse()) {
9970       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9971       // profitable to do so
9972       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9973         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9974         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9975           ExtractElementInst *newEI0 = 
9976             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9977                                    EI.getName()+".lhs");
9978           ExtractElementInst *newEI1 =
9979             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9980                                    EI.getName()+".rhs");
9981           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9982           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9983           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9984         }
9985       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9986         unsigned AS = 
9987           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
9988         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9989                                       PointerType::get(EI.getType(), AS), EI);
9990         GetElementPtrInst *GEP = 
9991           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9992         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9993         return new LoadInst(GEP);
9994       }
9995     }
9996     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9997       // Extracting the inserted element?
9998       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9999         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10000       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10001       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10002       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10003           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10004         AddUsesToWorkList(EI);
10005         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10006         return &EI;
10007       }
10008     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10009       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10010       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10011       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10012         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10013         Value *Src;
10014         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10015           Src = SVI->getOperand(0);
10016         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10017           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10018           Src = SVI->getOperand(1);
10019         } else {
10020           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10021         }
10022         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10023       }
10024     }
10025   }
10026   return 0;
10027 }
10028
10029 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10030 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10031 /// Otherwise, return false.
10032 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10033                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10034   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10035          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10036   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10037
10038   if (isa<UndefValue>(V)) {
10039     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10040     return true;
10041   } else if (V == LHS) {
10042     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10043       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10044     return true;
10045   } else if (V == RHS) {
10046     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10047       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10048     return true;
10049   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10050     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10051     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10052     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10053     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10054     
10055     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10056       return false;
10057     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10058     
10059     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10060       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10061       // transitively ok.
10062       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10063         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10064         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10065         return true;
10066       }      
10067     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10068       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10069           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10070         unsigned ExtractedIdx =
10071           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10072         
10073         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10074         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10075           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10076           // transitively ok.
10077           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10078             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10079             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10080               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10081                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10082             } else {
10083               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10084               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10085                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10086               
10087             }
10088             return true;
10089           }
10090         }
10091       }
10092     }
10093   }
10094   // TODO: Handle shufflevector here!
10095   
10096   return false;
10097 }
10098
10099 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10100 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10101 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10102 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10103                                      Value *&RHS) {
10104   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10105          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10106          "Invalid shuffle!");
10107   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10108
10109   if (isa<UndefValue>(V)) {
10110     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10111     return V;
10112   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10113     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10114     return V;
10115   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10116     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10117     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10118     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10119     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10120     
10121     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10122       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10123           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10124         unsigned ExtractedIdx =
10125           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10126         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10127         
10128         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10129         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10130         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10131           RHS = EI->getOperand(0);
10132           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10133           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10134             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10135           return V;
10136         }
10137         
10138         if (VecOp == RHS) {
10139           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10140           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10141           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10142             if (i != InsertedIdx)
10143               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10144           }
10145           return V;
10146         }
10147         
10148         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10149         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10150         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10151           return EI->getOperand(0);
10152         
10153       }
10154     }
10155   }
10156   // TODO: Handle shufflevector here!
10157   
10158   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10159   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10160     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10161   return V;
10162 }
10163
10164 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10165   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10166   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10167   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10168   
10169   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10170   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10171     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10172   
10173   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10174   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10175   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10176     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10177         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10178       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10179       unsigned ExtractedIdx =
10180         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10181       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10182       
10183       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10184         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10185       
10186       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10187         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10188       
10189       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10190       // back into the same place, just use the input vector.
10191       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10192         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10193       
10194       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10195       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10196       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10197       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10198       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10199         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10200         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10201         // Build a new shuffle mask.
10202         std::vector<Constant*> Mask;
10203         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10204           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10205         else {
10206           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10207           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10208                                                        NumVectorElts));
10209         } 
10210         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10211         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10212                                      ConstantVector::get(Mask));
10213       }
10214       
10215       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10216       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10217       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10218         std::vector<Constant*> Mask;
10219         Value *RHS = 0;
10220         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10221         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10222         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10223         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10224       }
10225     }
10226   }
10227
10228   return 0;
10229 }
10230
10231
10232 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10233   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10234   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10235   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10236
10237   bool MadeChange = false;
10238   
10239   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10240   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10241     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10242   
10243   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10244   // the undef, change them to undefs.
10245   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10246     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10247     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10248     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10249       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10250         Mask[i] = 2*e;
10251         MadeChange = true;
10252       }
10253     }
10254     
10255     if (MadeChange) {
10256       // Remap any references to RHS to use LHS.
10257       std::vector<Constant*> Elts;
10258       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10259         if (Mask[i] == 2*e)
10260           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10261         else
10262           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10263       }
10264       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10265     }
10266   }
10267   
10268   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10269   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10270   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10271     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10272       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10273       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10274     }
10275     
10276     // Remap any references to RHS to use LHS.
10277     std::vector<Constant*> Elts;
10278     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10279       if (Mask[i] >= 2*e)
10280         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10281       else {
10282         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10283             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10284           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10285         else
10286           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10287         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10288       }
10289     }
10290     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10291     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10292     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10293     LHS = SVI.getOperand(0);
10294     RHS = SVI.getOperand(1);
10295     MadeChange = true;
10296   }
10297   
10298   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10299   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10300     
10301   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10302     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10303     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10304     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10305       
10306     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10307     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10308   }
10309
10310   // Eliminate identity shuffles.
10311   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10312   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10313   
10314   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10315   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10316   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10317   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10318   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10319   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10320   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10321   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10322   // (splat(splat)) -> splat.
10323   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10324     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10325       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10326
10327       std::vector<unsigned> NewMask;
10328       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10329         if (Mask[i] >= 2*e)
10330           NewMask.push_back(2*e);
10331         else
10332           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10333       
10334       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10335       // the replacement.
10336       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10337         std::vector<Constant*> Elts;
10338         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10339           if (NewMask[i] >= e*2) {
10340             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10341           } else {
10342             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10343           }
10344         }
10345         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10346                                      LHSSVI->getOperand(1),
10347                                      ConstantVector::get(Elts));
10348       }
10349     }
10350   }
10351
10352   return MadeChange ? &SVI : 0;
10353 }
10354
10355
10356
10357
10358 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10359 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10360 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10361 /// end of its block.
10362 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10363   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10364
10365   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10366   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10367
10368   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10369   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10370         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10371     return false;
10372
10373   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10374   // the end of block that could change the value.
10375   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10376     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10377          Scan != E; ++Scan)
10378       if (Scan->mayWriteToMemory())
10379         return false;
10380   }
10381
10382   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10383   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10384
10385   I->moveBefore(InsertPos);
10386   ++NumSunkInst;
10387   return true;
10388 }
10389
10390
10391 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10392 /// all reachable code to the worklist.
10393 ///
10394 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10395 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10396 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10397 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10398 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10399 ///
10400 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10401                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10402                                        InstCombiner &IC,
10403                                        const TargetData *TD) {
10404   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10405   Worklist.push_back(BB);
10406
10407   while (!Worklist.empty()) {
10408     BB = Worklist.back();
10409     Worklist.pop_back();
10410     
10411     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10412     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10413     
10414     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10415       Instruction *Inst = BBI++;
10416       
10417       // DCE instruction if trivially dead.
10418       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10419         ++NumDeadInst;
10420         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10421         Inst->eraseFromParent();
10422         continue;
10423       }
10424       
10425       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10426       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10427         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10428         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10429         ++NumConstProp;
10430         Inst->eraseFromParent();
10431         continue;
10432       }
10433      
10434       IC.AddToWorkList(Inst);
10435     }
10436
10437     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10438     // constant, only visit the reachable successor.
10439     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10440     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10441       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10442         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10443         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10444         continue;
10445       }
10446     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10447       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10448         // See if this is an explicit destination.
10449         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10450           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10451             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10452             continue;
10453           }
10454         
10455         // Otherwise it is the default destination.
10456         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10457         continue;
10458       }
10459     }
10460     
10461     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10462       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10463   }
10464 }
10465
10466 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10467   bool Changed = false;
10468   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10469   
10470   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10471              << F.getNameStr() << "\n");
10472
10473   {
10474     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10475     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10476     // track of which blocks we visit.
10477     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10478     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10479
10480     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10481     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10482     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10483     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10484       if (!Visited.count(BB)) {
10485         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10486         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10487           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10488
10489           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10490           ++NumDeadInst;
10491
10492           if (!I->use_empty())
10493             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10494           I->eraseFromParent();
10495         }
10496       }
10497   }
10498
10499   while (!Worklist.empty()) {
10500     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10501     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10502
10503     // Check to see if we can DCE the instruction.
10504     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10505       // Add operands to the worklist.
10506       if (I->getNumOperands() < 4)
10507         AddUsesToWorkList(*I);
10508       ++NumDeadInst;
10509
10510       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10511
10512       I->eraseFromParent();
10513       RemoveFromWorkList(I);
10514       continue;
10515     }
10516
10517     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10518     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10519       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10520
10521       // Add operands to the worklist.
10522       AddUsesToWorkList(*I);
10523       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10524
10525       ++NumConstProp;
10526       I->eraseFromParent();
10527       RemoveFromWorkList(I);
10528       continue;
10529     }
10530
10531     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10532     if (I->hasOneUse()) {
10533       BasicBlock *BB = I->getParent();
10534       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10535       if (UserParent != BB) {
10536         bool UserIsSuccessor = false;
10537         // See if the user is one of our successors.
10538         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10539           if (*SI == UserParent) {
10540             UserIsSuccessor = true;
10541             break;
10542           }
10543
10544         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10545         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10546         // otherwise), we can keep going.
10547         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10548             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10549           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10550           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10551       }
10552     }
10553
10554     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10555 #ifndef NDEBUG
10556     std::string OrigI;
10557 #endif
10558     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10559     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10560       ++NumCombined;
10561       // Should we replace the old instruction with a new one?
10562       if (Result != I) {
10563         DOUT << "IC: Old = " << *I
10564              << "    New = " << *Result;
10565
10566         // Everything uses the new instruction now.
10567         I->replaceAllUsesWith(Result);
10568
10569         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10570         AddToWorkList(Result);
10571         AddUsersToWorkList(*Result);
10572
10573         // Move the name to the new instruction first.
10574         Result->takeName(I);
10575
10576         // Insert the new instruction into the basic block...
10577         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10578         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10579
10580         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10581           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10582             ++InsertPos;
10583
10584         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10585
10586         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10587         // use counts.
10588         AddUsesToWorkList(*I);
10589
10590         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10591         // we do not process an instruction that has been deleted.
10592         RemoveFromWorkList(I);
10593
10594         // Erase the old instruction.
10595         InstParent->getInstList().erase(I);
10596       } else {
10597 #ifndef NDEBUG
10598         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10599              << "    New = " << *I;
10600 #endif
10601
10602         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10603         // if so, remove it.
10604         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10605           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10606           // use counts.
10607           AddUsesToWorkList(*I);
10608
10609           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10610           // occurrences of this instruction.
10611           RemoveFromWorkList(I);
10612           I->eraseFromParent();
10613         } else {
10614           AddToWorkList(I);
10615           AddUsersToWorkList(*I);
10616         }
10617       }
10618       Changed = true;
10619     }
10620   }
10621
10622   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10623     
10624   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10625   WorklistMap.clear();
10626   return Changed;
10627 }
10628
10629
10630 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10631   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10632   
10633   bool EverMadeChange = false;
10634
10635   // Iterate while there is work to do.
10636   unsigned Iteration = 0;
10637   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10638     EverMadeChange = true;
10639   return EverMadeChange;
10640 }
10641
10642 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10643   return new InstCombiner();
10644 }
10645